1
刚体的转动惯量的测量
转动惯量和转动定律是物理学的基本概念和基本定律。测定转动体系的转动惯量也是
生产实践中经常会遇到的一个课
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。
【实验目的】
1. 学习使用刚体转动惯量实验仪测定规则物体的转动惯量，并与理论值进行比较。
2. 用作图法处理数据，熟悉并掌握有关作图法的基本要求。
3. 用实验
方法
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验证平行轴定理。
【实验原理】
1. 刚体的转动惯量实验仪
刚体的转动惯量实验仪如图 1所示。转动体系由十字形承物台和塔轮组成，遮光细棒
随刚体系一起转动，依次通过光电门不断遮光，两个光电门将光信号转变成电信号分别送
到双通道电子毫秒计的 A路和 B路计时器输入端(实验过程中只使用一路通道)，以测量转
动所经过的时间。光电门灯泡的电源由毫秒计提供。塔轮上有五个不同半径的绕线轮，砝
码钩上可以放置不同数量的砝码，以改变转动体系所受的力矩。在十字形承物台上沿半径
方向等距离地有三个小孔，如图 2 所示。小钢柱可以放在这些小孔的位置上，改变小钢柱
的位置可以改变包括小钢柱在内的转动体系的转动惯量。小孔之间的距离是 d。
2.刚体的转动惯量
（1）空实验台转动时，转动体系由承物台和塔轮组成，体系对转动轴的转动惯量用 J0
表
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示。若另有待测物体如铝环、铝盘等，要测其对转动轴的转动惯量 Jx 时，可以将其放在
承物台上，转动体系对转动轴的转动惯量为 J，J=J0+Jx 。分别测出 J0和 J 后，便可求出
Jx 。
Jx = J - J0 (1)
刚体系受到的外力矩有两个，一个是绳子的张力 T作用的力矩，M=T r, r为塔轮上绕
o
4
1
2
3
5
6
o'
1.承物台 2.光细棍 3.绕线轮
4.光电门 5.滑轮 6.砝码
图 1 刚体转动惯量实验仪
d
2
1
3
1′
2′
3′
图 2 承物台俯视图
2
线轮的半径。由牛顿第二定律知，砝码下落的运动方程式 mg-T= ma ，其中 m是砝码和砝
码钩的总质量，a为砝码下落的加速度，当 a<
内容
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】
1．测铝环对中心轴的转动惯量
（1）把铝环放置在承物台上，先测 J。
设定转动圈数（如 N1=9，N2=3），取 m=30克，r=3cm，体系在 M和 Mμ的作用下转动，
由毫秒计读出 t1和 t2，计算出θ1和θ2。共测量 6次，由(4)式算出 6个β值，取其平均值b
为测量值。
取下砝码钩和砝码，使M=0，体系在Mμ的作用下做匀减速运动，要求测得 ’b 值（实
验方法同上）。
用天平测砝码和砝码钩的质量得 m、用游标卡尺测量绕线轮的半径得 r，各测量一次。
求出转动体系对转动轴的转动惯量 J。
（2）把铝环从承物台上取下，再测 J0。
测 J0的步骤和测 J的步骤完全相同，得 J0,
（3）根据（1）式计算出铝环对中心轴的转动惯量 Jx，得 xx JJ D± 。
（4）用理论公式计算铝圆环的转动惯量，并与实验结果进行比较。
)(
2
1 22
外内环理 RRmJ +=
其中 m 环是铝环的质量，R 内和 R 外分别是铝环的内半径和外半径。
2．验证平行轴定理
把两个小钢柱分别放在承物台上的小孔 2和 2′处，每个小钢柱的质量设为 m0。当这
两个小钢柱随承物台一起转动时，将其看作一个单独体系，是绕通过质心的轴转动。转动
惯量为 Jc，测出
J1=J0+Jc (12)
再把两个两个小钢柱放在 1和 3′（1′和 3）的位置，此时，质心与转轴距离为 d。利
用（11）式，验证平行轴定理。
浙公网安备 33021202002483