物理實(shí)驗(yàn)用扭擺法測(cè)量物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

物理實(shí)驗(yàn)用扭擺法測(cè)量物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)前言轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量，是研究和描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)重要物理量。它不僅取決于剛體的總質(zhì)量，而且與剛體的形狀、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)。--對(duì)于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出它繞給定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。--對(duì)于質(zhì)量分布不均勻、沒(méi)有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是相當(dāng)困難的，通常要用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)定其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

第2頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第3頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)1、了解用扭擺測(cè)量彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)的方法；2、掌握形狀規(guī)則幾何體(剛體)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量方法；3、驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)用游標(biāo)卡尺測(cè)量實(shí)心塑料圓柱體的外徑、空心金屬圓筒的內(nèi)外徑。測(cè)定扭擺的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K。測(cè)定空心金屬圓筒、實(shí)心球體與金屬細(xì)長(zhǎng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并于理論計(jì)算值比較，求相對(duì)誤差。改變滑塊在金屬細(xì)桿上的位置，驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容第5頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)塑料圓柱體實(shí)心球體周期測(cè)定儀光電探頭空心金屬圓柱體載物盤(pán)水平儀擋光桿游標(biāo)卡尺金屬桿滑塊夾具實(shí)驗(yàn)儀器第6頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)令彈簧恢復(fù)力矩:轉(zhuǎn)動(dòng)定律:得,微分方程的解:周期:實(shí)驗(yàn)原理第7頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)K的測(cè)量設(shè)金屬載物盤(pán)繞垂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是I0，測(cè)出其擺動(dòng)周期為T(mén)0，則

待測(cè)物圓柱對(duì)其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值為I1，測(cè)出其與載物盤(pán)的復(fù)合體擺動(dòng)周期為T(mén)

，則由前兩式可得到第8頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)平行軸定理第9頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)塑料圓柱體、空心金屬圓筒、實(shí)心球體和金屬細(xì)桿、

載物盤(pán)。

滑塊質(zhì)量為：239.7g實(shí)心球體的質(zhì)量為：1135.5g金屬細(xì)桿的質(zhì)量為：133.3g待測(cè)剛體第10頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)水平氣泡居中第11頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)游標(biāo)卡尺使用讀數(shù):15.90mm第12頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)周期測(cè)定儀第13頁(yè)，課件共14頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)由于彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K值不是固定常數(shù)，它與擺動(dòng)角度略有關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中擺角在90o左右為宜。光電探頭宜放置在擋光桿的平衡位置處，擋光桿不能和它相接觸，以免增大摩擦力矩。機(jī)座應(yīng)保持水平狀態(tài)。圓柱、圓筒放置時(shí)要放正不可斜