扭擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、扭擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量扭擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定扭擺的儀器常數(shù)（彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)）K。2.測(cè)定熟料圓柱體、金屬圓筒、木球與金屬細(xì)長(zhǎng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。3.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理。二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材扭擺、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀、金屬圓筒、實(shí)心塑料圓柱體、木球、驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理用的金屬細(xì)桿（桿上有兩塊可以自由移動(dòng)的金屬滑塊）、游標(biāo)卡尺、米尺托盤天平。三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理1.測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的構(gòu)思與原理將物體

2、在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過以角度θ后，在彈簧的恢復(fù)力矩作用下物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。更具胡克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩M與所轉(zhuǎn)過的角度θ成正比，即MK???式中K為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。若使I為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，β為角加速度，由轉(zhuǎn)動(dòng)定律可得MI??MKII?????令，忽略軸承的磨察阻力距，得2KI??222ddt???????上式表示扭擺運(yùn)動(dòng)具有角簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特性，角加速度與角位移成正比，且方向相反。方程的解為cos()At?????

3、式中A為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的角振幅，為初相位角，為角速度。諧振動(dòng)的周期為??22ITK?????由上式可知，只要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得物體扭擺的擺動(dòng)周期，并在I和K中任何一個(gè)量已知時(shí)即可計(jì)算出另外一個(gè)量。本實(shí)驗(yàn)使用一個(gè)幾何形狀規(guī)則的小塑料圓柱，它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以根據(jù)質(zhì)量和幾何尺寸用理論公式直接計(jì)算得到，將其放在扭擺的金屬載物盤上，通過測(cè)定其在扭擺儀上擺動(dòng)時(shí)的周期，可算出儀器彈簧的K值。若要測(cè)定其他形狀物體1.熟悉扭擺的構(gòu)造及使用方法，熟悉轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試儀的使用

4、方法。2.測(cè)出塑料圓柱體的外徑，金屬圓筒的內(nèi)、外徑，木球直徑，金屬細(xì)長(zhǎng)桿長(zhǎng)度及個(gè)物體質(zhì)量（各測(cè)量3次）。3.調(diào)整扭擺基座底腳螺絲，使水平儀的氣泡位于中心。4.裝上金屬載物盤，調(diào)整光電探頭的位置使載物盤上的擋光桿處于其缺口中央且能遮住發(fā)射、接受紅外光線的小孔。測(cè)定擺動(dòng)周期。0T5.將塑料圓柱體垂直放在載物盤上，測(cè)定擺動(dòng)周期。1T6.用金屬圓筒代替塑料圓柱體，測(cè)定擺動(dòng)周期。3T7.取下載物盤、裝上木球，測(cè)定擺動(dòng)周期（在計(jì)算木球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，