剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量_評分標準

1、“用剛體轉(zhuǎn)動慣量儀測定剛體轉(zhuǎn)動慣量”評分標準第一部分：預(yù)習(xí)報告（20分）一. 實驗?zāi)康? 掌握使用轉(zhuǎn)動慣量儀檢驗剛體的剛體轉(zhuǎn)動定律。2學(xué)會測定圓盤的轉(zhuǎn)動慣量和摩擦力矩。3學(xué)會一種處理實驗數(shù)據(jù)的方法作圖法（曲線改直法）。二. 實驗儀器剛體轉(zhuǎn)動慣量儀、通用電腦毫秒計、水準儀、游標尺、 砝碼等三. 實驗原理1. 轉(zhuǎn)動定律2 .單角度設(shè)置法（W。=0），測量剛體的轉(zhuǎn)動慣量和摩擦力矩，曲線改直法應(yīng)用;*3 雙角度設(shè)置法，測量剛體的轉(zhuǎn)動慣量和摩擦力矩；*4 .驗證平行軸定理四. 實驗內(nèi)容及步驟1. 單角度設(shè)置法（Wo =0），測量剛體的轉(zhuǎn)動慣量和摩擦力矩；2雙角度設(shè)置法，測量剛體的轉(zhuǎn)動慣量和摩擦力矩。第二

2、部分：數(shù)據(jù)采集與實驗操作（40分）有較好的動手能力， 能夠很好解決實驗過程中出現(xiàn)的問題，數(shù)據(jù)采集記錄完整準確，操作過程無誤（35-40分）;有一定的動手能力，能夠解決實驗過程中出現(xiàn)的一般問題，數(shù)據(jù)采集記錄完整，操作過程無大的違規(guī)（35-20）;動手能力較差，難以解決實驗過程中出現(xiàn)的一般問題，數(shù)據(jù)采集與記錄不完整、有偏差，有違規(guī)操作（0-20分）。操作要點：1 .拉線要與繞線塔輪水平，且相切。2. 單角度設(shè)置法中要確保初角速度為零，即W0 =0 ;第三部分：數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理（30分）數(shù)據(jù)處理要求：1.原始數(shù)據(jù)需重新抄入實驗報告數(shù)據(jù)處理部分的正文中，再進行具體處理，注意各測量量的單位；2測量塔輪

3、半徑r，剛體圓盤質(zhì)量 M盤，剛體圓盤直徑 R盤；設(shè)置系統(tǒng)轉(zhuǎn)動角度 二；3 使用作圖法（曲線改直）處理單角度設(shè)置法的數(shù)據(jù)：1）作圖時要有清楚標注，如空載圖還是載荷圖，坐標軸是否有標注，數(shù)據(jù)是否齊全，比例 是否合適等；2）由圖可得，空載時的截距 Co和斜率K。；載荷時的截距C和斜率K ；3）計算空載時系統(tǒng)的 Jo，載荷時系統(tǒng)的J，得到剛體圓盤轉(zhuǎn)動慣量 Jx ；4）計算剛體圓盤理論值 Jx理，并與上述實驗值作比較；5） 計算系統(tǒng)空載和載荷時的摩擦力矩M .0、M山并作比較。4 根據(jù)公式處理雙角度設(shè)置法的數(shù)據(jù)：1） 根據(jù)公式，計算系統(tǒng)空載時飛、,，以及載荷時的1、；1為有恒外力矩（繞線上掛有固定質(zhì)量砝

4、碼）時的角加速度，丁為無外力矩（繞線上沒有掛砝碼）時的角加速度；2） 根據(jù)公式，計算空載時系統(tǒng)的J。，載荷時系統(tǒng)的J，得到剛體圓盤轉(zhuǎn)動慣量 Jx ；3）計算剛體圓盤理論值 Jx理，并與上述實驗值作比較；4）計算系統(tǒng)相應(yīng)的摩擦力矩 M II測量結(jié)果參考值：1 基本數(shù)據(jù)測量：鋁質(zhì)圓盤直徑：D盤=（240.00 士 0.05） mm砝碼質(zhì)量：（5.00 _ 0.05） g圓盤質(zhì)量：M盤=482g2 單角度設(shè)置法數(shù)據(jù)記錄與處理：1）空載數(shù)據(jù)記錄：v - (N -1)2專=10二(取N =6) , r = 3.000cm , M盤二0m(g)t(s)t-2t丄t204.9794.9994.9894.98

5、924.89010.0402254.4654.4324.4684.45519.84700.0504304.0493.9983.9984.01516.12020.0620353.6943.6593.6863.68013.54240.0738403.3893.3933.4083.39711.53960.0867453.2223.2083.2183.21610.34260.0967503.0433.0073.0533.0349.20510.1086552.8362.8772.8932.8659.2082一2）載荷數(shù)據(jù)記錄:v - (N -1)2禦=10二(取N =6) r = 3.000cm M =

6、428gm(g)t(s)t_2t1 t207.9377.9897.9057.94463.10180.0158257.0077.0287.0037.01349.17750.0203306.3656.3456.3966.36940.55990.0246355.8735.8665.8915.87734.53520.0290405.4815.4585.4795.47329.95000.0334455.1515.1565.1575.15526.57060.0376504.8734.8924.8894.88523.85990.0419555.6854.6674.6314.66121.72490.04603

7、）.作圖法數(shù)據(jù)處理：1m 曲線（直線圖）（略）t2由圖可知，空載時：C。丿、0 =2.50g= M o =7.35 10，(N m) gr2= J。，2K0- =0.437二 J0 =2.089 10 (kg m2)gr由圖可知，載荷時：M卩/C2.50g 二 M a = 7.35 10 (N m)grJa 2K1.13二 J =5.40 10 (kg m2)gr計算可得：Jx =J - Jo =3.31 10“(kg m2)1 211232Jx理MR0.482 (0.24000) =3.47 10 (kg m )2 2 2J x J x 理Ej =00%=4.6%J x理* 3 雙角度設(shè)置法

8、數(shù)據(jù)記錄與處理(略)* 4 .驗證平行軸定理(略)第四部分：思考題 (10分)1. 實驗中產(chǎn)生誤差的主要因素有哪些？a. w0 =0，即-0產(chǎn)生的誤差對實驗結(jié)果影響很大。b. 拉線不水平(塔輪與定滑輪之間的拉線)，定滑輪與所選用的塔輪半徑不垂直。c. 實驗中拉線的張力 T,應(yīng)是T二m(g - a)，忽略了 a 。d. 繞線的粗細、質(zhì)量。2. 本實驗中拉線的張力 T,應(yīng)是T =m(g - a)，忽略了砝碼的加速度a,這將會使轉(zhuǎn)動慣量的測量結(jié)果偏大還是偏?。繛槭裁?？由轉(zhuǎn)動定律：Tr-=m( g - a)r - M A - J :m(g -a)r - M jJ 二,/ mgr M u當忽略了 a.時

9、，J J .所以偏大。3. 在本實驗中，如果塔輪和定滑輪之間的拉線不呈水平狀態(tài)，定滑輪與所選用的塔輪半徑不垂直，這將會使轉(zhuǎn)動慣量的測量結(jié)果偏大還是偏小？為什么？偏大。簡要解釋為：由于不水平，不垂直，導(dǎo)致分力作用在塔輪上，Trcosr，而我們并沒有考慮COS V。所以偏大。4. 若所求出的摩擦力矩 M .1為負值，試分析產(chǎn)生的原因，并作出合理的推斷，若有興趣請 設(shè)計出實驗方案加以驗證。比實際大出的量不可忽略時,可得出M0的結(jié)果。由于實驗設(shè)計的簡化，如沒有考慮繞線的粗細和彈性，且繞線并非每次都是水平纏繞而形成圓形(也可能是斜繞形成橢圓)等，從而導(dǎo)致M .1的測量值會小于真實值，而M .i的真實值是

10、一個較小的量，從而很可能測出一個負值。可查閱文獻：徐榮歷，物理實驗1995.15.(6)出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚 以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益

11、。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時, 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣， 愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也 .P。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于 敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之 明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，