刚体转动惯量的测量实验报告 转动惯量的测量实验报告
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一、实验目的:
1、用实验方法验证刚体转动定律,并求其转动惯量;
2、观察刚体的转动惯量与质量分布的关系
3、学习作图的曲线改直法,并由作图法处理实验数据。
二、实验原理:
1、刚体的转动定律:具有确定转轴的刚体,在外力矩的作用下,将获得角加速度β,其值与外力矩成正比。通过实验的方法,可求得难以用计算方法得到的转动惯量。
2、应用转动定律求转动惯量:待测刚体由塔轮,伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。所以可得到近似表达式: 2mgr =hI/ rt 式中r、h、t可直接测量到,m是试验中任意选定的。因此可根据用实验的方法求得转动惯量I。
三、验证转动定律:
求转动惯量 从出发,考虑用以下两种方法: 2A.作m – 1/t图法:伸杆上配重物位置不变,即选定一个刚体,取固定力臂r和砝码下 落高度h,式变为: 2M = K1/ t 2式中K1 =hI/ gr为常量。
实验中换用不同的塔轮半径r,测得同一质量的砝码下落时间t,用所得一组数据作r-1/t图,应是直线。即若所作图是直线,便验证了转动定律。
四、实验仪器:
刚体转动仪,滑轮,秒表,砝码。
五、实验内容:
1、调节实验装置:
调节转轴垂直于水平面 调节滑轮高度,使拉线与塔轮轴垂直,并与滑轮面共面。选定砝码下落起点到地面的高度h,并保持不变。
2、刚体质量分布对转动惯量的影响
取塔轮半径为3.00cm,砝码质量为20g,保持高度h不变,将配重物逐次取三种不同的位置,分别测量砝码下落的时间,分析下落时间与转动惯量的关系。本项实验只作定性说明,不作数据计算。
3、测量质量与下落时间关系:
测量的基本内容是:更换不同质量的砝码,测量其下落时间t。用游标卡尺测量塔轮半径,用钢尺测量高度,砝码质量按已给定数为每个5.0g;用秒表记录下落时间。
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