1、实验4 验证转动定律【实验目的】1. 验证转动定律。2. 用作图法曲线改直来处理数据。【实验仪器】刚体转动实验仪，数字计时器等。【预习要求】1. 论证实验方法。2列出测量步骤与记录表格。 【理论表述】根据转动定律当刚体绕固定轴转动时，有 (1)其中M是刚体所受的合外力矩，I是刚体对该轴的转动惯量，是角加速度。【验证方法】1.方法表述刚体定轴转动实验装置如图11-1所示。转动体系由十字形承物台(图l1-2)和塔轮组成，遮光片随刚体系一起转动，通过光电门遮光，用数字计时器（参见实验室的仪器说明书）测量转动所经过的时间。塔轮上有五个不同半径的绕线轮，砝码托上可以放置不同数量的砝码，以改变转动体系所受
2、的力矩。1. 承物台 2. 遮光细棒 3.绕线轮 4.光电门 5.滑轮 6.砝码图 11-1刚体转动惯量实验仪图11-2 十字形承物台十字形承物台上可对称放置物体，以改变系统的质量及其分布。如图11-1所示，刚体所受的合外力矩为绳子给予的力矩Tr和摩擦力矩。T为绳子的张力，与相垂直；r为塔轮的绕线半径。当略去滑轮及绳子的质量、滑轮轴上的摩擦力，并认为绳子长度不变时，m以匀加速度下落，并有 (2)g为重力加速度。砝码m由静止开始下落高度h所用时间为t，则 (3)又因 (4)由转动定律得 (5)在实验过程中，保持g a，则有 (6)又如 ,略去，有 (7)根据（7）式，如保持r、h及位置不变，改变
3、m，测出相应的下落时间t，有 ， (8)即m与t2成反比。如考虑，并设保持不变，则有 (9)。在直角坐标纸上作图，如得一直线，则表明(1)式即转动定律是成立的。由斜率k可求得系统的转动惯量I，由截距可求出摩擦力矩。2.测量方法(1)调节实验装置用水准仪调与地面垂直。调节系统各部分尽量减小摩擦并使实验过程中维持摩擦力不变。(2)选取r（绕线要尽量密排），将m从一固定高度由静止开始下落。改变m值5次。用停表测t，将数据填入表1中。3.数据记录参考表表1 测量数据表 【数据处理】根据(9)式，在直角坐标纸上作图，根据结果作出转动定律正确与否的结论，由图求得I及。 【设计与实验】（选做加分内容）根据本实验装置，设计测量力矩和角加速度的实验方案或进行实验来验证转动定律。
