扭擺法測量物體轉(zhuǎn)動慣量華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系課件

扭擺法測量物體轉(zhuǎn)動慣量華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心測定轉(zhuǎn)動體系的轉(zhuǎn)動慣量是生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常會遇到的一個課題。扭擺法測量物體轉(zhuǎn)動慣量華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系測定轉(zhuǎn)動1前言轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，是研究和描述剛體轉(zhuǎn)動規(guī)律的一個重要物理量。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)。對于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算出它繞給定轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。對于質(zhì)量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算其轉(zhuǎn)動慣量是相當(dāng)困難的，通常要用實(shí)驗(yàn)的方法來測定其轉(zhuǎn)動慣量。

前言轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，是研究和描述剛體2常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量3實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用扭擺測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭動常數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。2.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用扭擺測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭4儀器組成儀器組成部分待測物體儀器組成儀器組成5儀器組成放待測物體垂直軸螺旋彈簧底腳螺絲支架底座金屬托盤儀器組成放待測物體垂直軸螺旋彈簧底腳螺絲支架底座金屬托盤6儀器組成智能轉(zhuǎn)動慣量測定儀光電門儀器組成智能轉(zhuǎn)動慣量測定儀光電門7實(shí)驗(yàn)原理物體裝在一螺旋彈簧上，當(dāng)物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過θ角后彈簧產(chǎn)生恢復(fù)力矩M：在此力矩作用下物體轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)動定律根據(jù)簡諧振動規(guī)律，振動周期滿足實(shí)驗(yàn)原理物體裝在一螺旋彈簧上，當(dāng)物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過θ角后彈8可能性如果已知K，則測得周期T就可以得轉(zhuǎn)動慣量J。問題不知道K?？蛰d時，還有托盤和支架，也有轉(zhuǎn)動慣量。辦法空載時測量一次周期，加已知轉(zhuǎn)動慣量的剛體再測一次周期，這樣就可以同時確定K

和托盤支架的轉(zhuǎn)動慣量了。實(shí)驗(yàn)基本思想實(shí)驗(yàn)基本思想9測定扭擺的扭轉(zhuǎn)系數(shù)解方程組測定扭擺的扭轉(zhuǎn)系數(shù)解方程組10測量剛體轉(zhuǎn)動慣量方案定標(biāo)后的實(shí)測測總周期T總計(jì)算J總計(jì)算J待測體無托盤時測量：測量剛體轉(zhuǎn)動慣量方案定標(biāo)后的實(shí)測11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)，它與擺角略有關(guān)系，擺角在９０°左右時基本相同，在小角度時變小。為了降低實(shí)驗(yàn)時由于擺動角度變化過大帶來的系統(tǒng)誤差，在測定各種物體的擺動周期時，擺角不宜過小(９０°)，擺幅也不宜變化過大。光電探頭宜放置在擋光桿的平衡位置處，攔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、圓筒放置時要放正不可斜放。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)，它與擺角略有關(guān)系12注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)不計(jì)算不確定度，只計(jì)算理論值與實(shí)測值之間的百分差。相關(guān)儀器的使用

請參考儀器使用

說明書與講義！注意事項(xiàng)13數(shù)據(jù)處理提示參考表格1數(shù)據(jù)處理提示參考表格114數(shù)據(jù)處理提示參考表格2數(shù)據(jù)處理提示參考表格215扭擺法測量物體轉(zhuǎn)動慣量華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心測定轉(zhuǎn)動體系的轉(zhuǎn)動慣量是生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常會遇到的一個課題。扭擺法測量物體轉(zhuǎn)動慣量華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系測定轉(zhuǎn)動16前言轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，是研究和描述剛體轉(zhuǎn)動規(guī)律的一個重要物理量。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)。對于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算出它繞給定轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。對于質(zhì)量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算其轉(zhuǎn)動慣量是相當(dāng)困難的，通常要用實(shí)驗(yàn)的方法來測定其轉(zhuǎn)動慣量。

前言轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，是研究和描述剛體17常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量18實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用扭擺測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭動常數(shù)，并與理論值進(jìn)行比較。2.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用扭擺測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量和彈簧的扭19儀器組成儀器組成部分待測物體儀器組成儀器組成20儀器組成放待測物體垂直軸螺旋彈簧底腳螺絲支架底座金屬托盤儀器組成放待測物體垂直軸螺旋彈簧底腳螺絲支架底座金屬托盤21儀器組成智能轉(zhuǎn)動慣量測定儀光電門儀器組成智能轉(zhuǎn)動慣量測定儀光電門22實(shí)驗(yàn)原理物體裝在一螺旋彈簧上，當(dāng)物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過θ角后彈簧產(chǎn)生恢復(fù)力矩M：在此力矩作用下物體轉(zhuǎn)動，由轉(zhuǎn)動定律根據(jù)簡諧振動規(guī)律，振動周期滿足實(shí)驗(yàn)原理物體裝在一螺旋彈簧上，當(dāng)物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過θ角后彈23可能性如果已知K，則測得周期T就可以得轉(zhuǎn)動慣量J。問題不知道K。空載時，還有托盤和支架，也有轉(zhuǎn)動慣量。辦法空載時測量一次周期，加已知轉(zhuǎn)動慣量的剛體再測一次周期，這樣就可以同時確定K

和托盤支架的轉(zhuǎn)動慣量了。實(shí)驗(yàn)基本思想實(shí)驗(yàn)基本思想24測定扭擺的扭轉(zhuǎn)系數(shù)解方程組測定扭擺的扭轉(zhuǎn)系數(shù)解方程組25測量剛體轉(zhuǎn)動慣量方案定標(biāo)后的實(shí)測測總周期T總計(jì)算J總計(jì)算J待測體無托盤時測量：測量剛體轉(zhuǎn)動慣量方案定標(biāo)后的實(shí)測26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)，它與擺角略有關(guān)系，擺角在９０°左右時基本相同，在小角度時變小。為了降低實(shí)驗(yàn)時由于擺動角度變化過大帶來的系統(tǒng)誤差，在測定各種物體的擺動周期時，擺角不宜過小(９０°)，擺幅也不宜變化過大。光電探頭宜放置在擋光桿的平衡位置處，攔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、圓筒放置時要放正不可斜放。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)，它與擺角略