大學(xué)物理剛體的轉(zhuǎn)動慣量的研究實驗報告

1、大學(xué)物理仿真實驗報告電子3班實驗名稱：剛體的轉(zhuǎn)動慣量的研究剛體的轉(zhuǎn)動慣量的研究實驗簡介實驗簡介在研究擺的重心升降問題時，惠更斯發(fā)現(xiàn)了物體系的重心與后來歐勒稱之為轉(zhuǎn)動慣量的量。轉(zhuǎn)動慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，它與剛體的質(zhì)量、質(zhì)量相對于轉(zhuǎn)軸的分布有關(guān)。本實驗將學(xué)習(xí)測量剛體轉(zhuǎn)動慣量的基本方法，目的如下：1用實驗方法驗證剛體轉(zhuǎn)動定律，并求其轉(zhuǎn)動慣量；2觀察剛體的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量分布的關(guān)系3學(xué)習(xí)作圖的曲線改直法，并由作圖法處理實驗數(shù)據(jù)。實驗

2、原理1剛體的轉(zhuǎn)動定律具有確定轉(zhuǎn)軸的剛體，在外力矩的作用下，將獲得角加速度β，其值與外力矩成正比，與剛體的轉(zhuǎn)動慣量成反比，即有剛體的轉(zhuǎn)動定律：M=Iβ(1)利用轉(zhuǎn)動定律，通過實驗的方法，可求得難以用計算方法得到的轉(zhuǎn)動慣量。2應(yīng)用轉(zhuǎn)動定律求轉(zhuǎn)動慣量B作r–1t圖法：配重物的位置不變，即選定一個剛體，取砝碼m和下落高度h為固定值。將式（3）寫為：r=K2t（5）式中K2=(2hImg)12是常量。上式表明r與1t成正比關(guān)系。實驗中換用不同的塔

3、輪半徑r，測得同一質(zhì)量的砝碼下落時間t，用所得一組數(shù)據(jù)作r－1t圖，應(yīng)是直線。即若所作圖是直線，便驗證了轉(zhuǎn)動定律。從r－1t圖上測得斜率，并用已知的m、h、g值，由K2=(2hImg)12求出剛體的I。實驗內(nèi)容1.調(diào)節(jié)實驗裝置：調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸垂直于水平面調(diào)節(jié)滑輪高度，使拉線與塔輪軸垂直，并與滑輪面共面。選定砝碼下落起點到地面的高度h，并保持不變。2.觀察剛體質(zhì)量分布對轉(zhuǎn)動慣量的影響取塔輪半徑為3.00cm，砝碼質(zhì)量為20g，保持高度h不變，將

4、配重物逐次取三種不同的位置，分別測量砝碼下落的時間，分析下落時間與轉(zhuǎn)動慣量的關(guān)系。本項實驗只作定性說明，不作數(shù)據(jù)計算。3.測量質(zhì)量與下落時間關(guān)系：測量的基本內(nèi)容是：更換不同質(zhì)量的砝碼，測量其下落時間t。用游標卡尺測量塔輪半徑，用鋼尺測量高度，砝碼質(zhì)量按已給定數(shù)為每個5.0g；用秒表記錄下落時間。將兩個配重物放在橫桿上固定位置，選用塔輪半徑為某一固定值。將拉線平行纏繞在輪上。逐次選用不同質(zhì)量的砝碼，用秒表分別測量砝碼從靜止狀態(tài)開始下落到達