刚体转动惯量的测量评分标准
“用刚体转动惯量仪测定刚体转动惯量”评分标准 第一部分:预习报告(20分)
一(实验目的
1(掌握使用转动惯量仪检验刚体的刚体转动定律。
2(学会测定圆盘的转动惯量和摩擦力矩。
3(学会一种处理实验数据的方法,作图法(曲线改直法)。
二(实验仪器
刚体转动惯量仪、通用电脑毫秒计、水准仪、 游标尺、 砝码等 三(实验原理
1(转动定律
2(单角度设置法，测量刚体的转动惯量和摩擦力矩，曲线改直法应用; (w,0)0
* 3(双角度设置法，测量刚体的转动惯量和摩擦力矩;
* 4(验证平行轴定理
四(实验内容及步骤
1(单角度设置法，测量刚体的转动惯量和摩擦力矩; (w,0)0
2(双角度设置法，测量刚体的转动惯量和摩擦力矩。
第二部分:数据采集与实验操作(40分)
有较好的动手能力，能够很好解决实验过程中出现的问题，数据采集
记录
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完整准确，操作过程无误(35-40分);
有一定的动手能力，能够解决实验过程中出现的一般问题, 数据采集记录完整，操作过程无大的违规(35-20);
动手能力较差，难以解决实验过程中出现的一般问题，数据采集与记录不完整、有偏差，有违规操作(0-20分)。
操作要点:
1( 拉线要与绕线塔轮水平，且相切。
w,02( 单角度设置法中要确保初角速度为零，即; 0
第三部分:数据记录与数据处理(30分)
数据处理要求:
1(原始数据需重新抄入实验报告数据处理部分的正文中，再进行具体处理，注意各测量量的单位;
,2(测量塔轮半径r，刚体圆盘质量M，刚体圆盘直径R;设置系统转动角度; 盘盘
1
3(使用作图法(曲线改直)处理单角度设置法的数据:
1)作图时要有清楚标注，如空载图还是载荷图，坐标轴是否有标注，数据是否齐全，比例是否合适等;
2)由图可得，空载时的截距和斜率;载荷时的截距和斜率; CKCK00
J3)计算空载时系统的，载荷时系统的，得到刚体圆盘转动惯量; JJ0x4)计算刚体圆盘理论值，并与上述实验值作比较; Jx理
5)计算系统空载和载荷时的摩擦力矩、，并作比较。 MM,0,
4(根据公式处理双角度设置法的数据:
''1)根据公式，计算系统空载时、，以及载荷时的、; ,,,,00
为有恒外力矩(绕线上挂有固定质量砝码)时的角加速度， ,
'为无外力矩(绕线上没有挂砝码)时的角加速度; ,
J2)根据公式，计算空载时系统的，载荷时系统的，得到刚体圆盘转动惯量; JJ0x3)计算刚体圆盘理论值，并与上述实验值作比较; Jx理
4)计算系统相应的摩擦力矩。 M,
测量结果参考值:
1(基本数据测量:
铝质圆盘直径:D=(240.000.05)mm ,盘
砝码质量:(5.000.05)g ,
圆盘质量:M = 482g 盘
2(单角度设置法数据记录与处理:
1)空载数据记录:
r,3.000cmM,0 ， ， ,,(N,1)2,,10,(取N,6)盘
12 m(g) t(s) t 2 tt
20 4.979 4.999 4.989 4.989 24.8901 0.0402
25 4.465 4.432 4.468 4.455 19.8470 0.0504
30 4.049 3.998 3.998 4.015 16.1202 0.0620
35 3.694 3.659 3.686 3.680 13.5424 0.0738
40 3.389 3.393 3.408 3.397 11.5396 0.0867
45 3.222 3.208 3.218 3.216 10.3426 0.0967
50 3.043 3.007 3.053 3.034 9.2051 0.1086
2
55 2.836 2.877 2.893 2.865 9.2082 , 2)载荷数据记录:
r,3.000cm ,,(N,1)2,,10,(取N,6)M,428g
12 m(g) t(s) t t2t20 7.937 7.989 7.905 7.944 63.1018 0.0158 25 7.007 7.028 7.003 7.013 49.1775 0.0203 30 6.365 6.345 6.396 6.369 40.5599 0.0246 35 5.873 5.866 5.891 5.877 34.5352 0.0290 40 5.481 5.458 5.479 5.473 29.9500 0.0334 45 5.151 5.156 5.157 5.155 26.5706 0.0376 50 4.873 4.892 4.889 4.885 23.8599 0.0419 55 5.685 4.667 4.631 4.661 21.7249 0.0460 3)(作图法数据处理:
1m,曲线(直线图)(略) 2t
由图可知，空载时:
M,0,4 C,,2.50g,M,7.35，10(N,m),00gr
2J,0,32 K,,0.437,J,2.089，10(kg,m)00gr
由图可知，载荷时:
M,,4 C,,2.50g,M,7.35，10(N,m),gr
2J,,32 K,,1.13,J,5.40，10(kg,m)gr
计算可得:
,32J,J,J,3.31，10(kg,m) X0
11122,32J,MR,，0.482，(，0.24000),3.47，10(kg,m) X理222
3
JJ,XX理00 E,，100,4.600JJX理
* 3(双角度设置法数据记录与处理(略)
* 4(验证平行轴定理(略)
第四部分:思
考题
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(10分)
1. 实验中产生误差的主要因素有哪些,
a. ，即产生的误差对实验结果影响很大。 w,0,,000
b. 拉线不水平(塔轮与定滑轮之间的拉线)，定滑轮与所选用的塔轮半径不垂直。 c. 实验中拉线的张力T，应是，忽略了a 。 T,m(g,a)
d. 绕线的粗细、质量。
2. 本实验中拉线的张力T，应是，忽略了砝码的加速度a，这将会使转动惯T,m(g,a)
量的测量结果偏大还是偏小,为什么,
由转动定律: Tr,M,J,,
m(g,a)r,M,J, ,
m(g,a)r,M, J,,
mgr,M,/J当忽略了a.时，>. 所以偏大。 J,,
3. 在本实验中，如果塔轮和定滑轮之间的拉线不呈水平状态，定滑轮与所选用的塔轮半径不垂直，这将会使转动惯量的测量结果偏大还是偏小,为什么,
Trcos,偏大。简要解释为:由于不水平，不垂直，导致分力作用在塔轮上，，而我们并没
cos,有考虑。所以偏大。
M4. 若所求出的摩擦力矩为负值，试分析产生的原因，并作出合理的推断，若有兴趣请,
设计出实验
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
加以验证。
2,2,,,JMmgrJM 因为，当比实际大出的量不可忽略时，可得出<0的结果。由,,22tt
于实验设计的简化，如没有考虑绕线的粗细和弹性，且绕线并非每次都是水平缠绕而形成圆
MM形(也可能是斜绕形成椭圆)等，从而导致的测量值会小于真实值，而的真实值是,,一个较小的量，从而很可能测出一个负值。可查阅文献:徐荣历，《物理实验》 1995.15.(6)。
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浙公网安备 33021202002483