动力法测刚体转动惯量的测定

动力法测刚体转动惯量的测定动力法测刚体转动惯量的测定特别说明:此讲义适合座位号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20的同学使用; 其它座位号同学用讲义见讲义1 动力法测刚体转动惯量的测定【实验目的】学习用转动惯量实验仪测定刚体的转动惯量;验证刚体的转动定理和平行轴定理【实验仪器】型智能转动惯量实验仪(JM-3)、圆盘、2个圆柱体、砝码及细线，滑轮，天平，水平仪，钢卷尺，游标卡尺 A 承物台 B 挡光片 C 绕线塔轮 D 光电门 E 滑轮 F 砝码 G 待测物图1 转动惯量实验仪 JM-...

动力法测刚体转动惯量的测定特别说明:此讲义适合座位号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20的同学使用; 其它座位号同学用讲义见讲义1 动力法测刚体转动惯量的测定【实验目的】学习用转动惯量实验仪测定刚体的转动惯量;验证刚体的转动定理和平行轴定理【实验仪器】型智能转动惯量实验仪(JM-3)、圆盘、2个圆柱体、砝码及细线，滑轮，天平，水平仪，钢卷尺，游标卡尺 A 承物台 B 挡光片 C 绕线塔轮 D 光电门 E 滑轮 F 砝码 G 待测物图1 转动惯量实验仪 JM-3，开机后，显示屏上显示“F 0164”，表示一个脉冲记录一组数据，共记录64组，这是系统默认的值，最多记录数值为64组;按数字键进行设置，如设置“0232”，表示2个脉冲记录一组时间，共记录32组数据;我们实验中设置“0124”，表示一个脉冲记录一次图2 JM-3智能转动惯量实验仪时间，共记录24组数据;如设置错误或需要重新设置，按“RST”键，等待片刻，屏上重新显示“F 0164”，再按数字键重新设置;按“OK”键屏上显示“88 -88888”后，就可以测量数据了，挡光片每经过一次光电门，记录一次数据;记录完毕后，按“,”提取仪器记录的加速度示值，按数字健，“OK”，如“05”+“OK”后，屏上显示“05 b-0.294”，表示第5组数据中，转台绕 2,轴转动的角加速度是:-0.294 rad/s;如提取第9组数据中的角加速度，依次按“”-“09”-“OK”即可;按“”数据组递增，按“” 数据组递减。 ,, 【实验原理】刚体的转动定律指出:MMMI,,,, Tf合 M 其中，是动力矩，主要引线的张力矩: T Mmrgamgr,,,()(忽略砝码下落过程中的加速度a); T M,是阻力矩，主要来源于接触摩擦力矩: (应为负值) ,,MI,f1f1 1 特别说明:此讲义适合座位号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20的同学使用; 其它座位号同学用讲义见讲义1 综上可得:mgr I, ,,,, 2上式中，m为弦线下挂砝码的总质量，,r为绕线塔轮的半径;是动gms,9.8/,力、阻力的合力矩作用下的转动角加速度，是正值;是仅受阻力矩作用下的负角加,1 速度(、可直接从仪器上提取)。 ,,1 实验中，先测出空台的转动惯量,再测出“空台，待测物体”相对于转台中心I0 轴的转动惯量为I,即可计算出待测物体相对于转台中心轴的转动惯量I: 1 III,, 10 【实验内容及要求】 1、安装、调试、熟悉实验仪器。 ?安装过线滑轮，调节定滑轮的高度和方位;确定线长和转动仪放置的位置;调测定仪载物台水平;连接电脑毫秒计和测定仪转台。 ?熟悉和练习电脑计数器的使用、设置和数据的提取。 2、测定空台的转动惯量I。 0 取某一半径的塔轮(如取:r=2.5cm)，根据实验桌上提供的砝码，取4次不同的悬挂砝码值，以改变弦线的张力，测每一种张力矩对应的空台正角加速度,和砝码 mgr,I落地后的负角加速度;利用公式:I, ，计算4次测的，再取。 I0100,,,, I3、测定圆盘的转轴的转动惯量。 m(1)测定圆盘的质量和半径r(测4次取平均)。盘盘 I(2)将圆盘平稳的放在空台上，测“空台，圆盘”的对中心轴的转动惯量，4次，1取平均。利用公式:III,,，计算出圆盘对中心轴的转动惯量。 0 12II(3)由计算，与实验测得的比较，并计算其相对误差E。 Imr,理理盘盘2 4、测定圆柱体的转动惯量并验证平行轴定理 mm，柱柱12m,(1)测定柱体的质量()和半径(测4次取平均)。 r柱柱2 (2)将两个圆柱体对称的放置在转台上，测出两圆柱体之间的距离，得出柱体2l 1I离中心转轴的距离。测出“空台+2个柱体”的转动惯量，计算出。 lIII,,()1102 2 特别说明:此讲义适合座位号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20的同学使用; 其它座位号同学用讲义见讲义1 122I(3)由计算，与实验测得的比较并计算相对误差。 IImlmr,，理理柱柱柱2 【原始数据记录与处理】(预习报告中写) 1、空台转动惯量的测量(绕线塔轮半径:r= cm) ,-32 -3222m/g I/10kg?m/10kg?m ,//rads,//radsI001 (表注:取第4,7组数据中的一个中间数值，,取第17,21组数据中的一个,1中间数值) 2、“圆盘+空台”的转动惯量(表注同上) rmr(绕线塔轮半径:= cm，圆盘质量= kg，圆盘半径= cm) 盘盘 ,-32 -3222Im/g /10kg?m/10kg?m I,//rads,//rads111 3、测定“圆柱体+空台”的转动惯量并验证平行轴定理 r(绕线塔轮半径:= cm，圆柱体平均质量: kg，圆柱半径: cm，柱m,r,柱柱体离转轴的距离: cm)(表格、表注同上) l, 【数据记录与处理】(试验报告中写) 1、空台转动惯量的测量(绕线塔轮半径:r= cm) mgr-32 , -32I,/10kg?m220m/kg /10kg?m I,//rads,//rads01,,,, 3 特别说明:此讲义适合座位号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20的同学使用; 其它座位号同学用讲义见讲义1 2、圆盘的转动惯量 r(绕线塔轮半径:= cm，圆盘质量: kg，圆盘半径: cm) m,r,盘盘 mgrII,1理2E,，100, I, , ,m Imr, IIII,,11I理1盘盘理10,,,2-2,-2-32-32/kg /rad/s /rad/s -32/10kg?m /10kg?m -32 /10kg?m /10kg?m 3、测定圆柱体的转动惯量并验证平行轴定理 r(绕线塔轮半径:= cm，圆柱体平均质量: kg，圆柱半径: cm，柱m,r,柱柱体离转轴的距离: cm) l, mgrII,1理22II,1 E,，100,0 I,Imlmr,，,, m I I,1理柱柱柱I11理22,,,-2,-2-32-32-32/kg /rad/s /rad/s /10kg?m -32/10kg?m /10kg?m /10kg?m 【实验注意事项】 1、在移动转动惯量实验仪时，请不要碰位于实验仪两侧的信号线。 2、实验前必须将转动惯量实验仪调节水平，并注意保持水平拉线与塔轮轴垂直。水平拉线和铅直铅直拉线均于定滑轮轴线垂直。 3、释放砝码时，砝码应该保持静止，不可摇摆、晃动;手不可以给圆盘任何的切向力。【思考题】 1、实验中如何保证ag的条件,由于这一近似，会对结果产生多大的影响, 2、如何测定任意形状的物体绕特定轴转动的转动惯量, 4 特别说明:此讲义适合座位号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20的同学使用; 其它座位号同学用讲义见讲义1 5

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