1、1/19,实验四 转动惯量的测量,大连大学基础物理实验中心,主讲教师：部德才,2/19,一. 转动惯量简介,概念：描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。,刚体转动惯量的定义：,若刚体为连续体，积分代替求和,扭摆法、三线摆法,转动惯量的测量方法：,3/19,了解三线摆的构造及其测量转动惯量的原理。学习转动惯量仪的调节与使用，复习游标卡尺的使用。学会测量刚体的转动惯量。,二. 实验目的,4/19,三线摆 转动惯量测试仪 游标卡尺 钢直尺 水准仪 待测圆环,三. 实验仪器,5/19,通过上圆盘制动下圆盘，使下圆盘转动下圆盘摆动角度很小忽略空气阻力,下圆盘做简谐运动,下圆盘对 轴,m: 下圆盘质量r 、
2、R：上下盘线孔到盘心的距离 h: 上下盘之间的垂直距离 T0: 简谐运动周期,四. 实验原理,6/19,1. 测量下圆盘的转动惯量(包括实验值、不确定度),下圆盘对 轴,下圆盘相对扩展不确定度,下圆盘最后结果表达式,五. 实验内容,7/19,下圆盘+圆环对 轴的转动惯量,2. 测量圆环对 轴的转动惯量,五. 实验内容,m1: 圆环质量 T10: 下圆盘+圆环的简谐运动周期,圆环对 轴的转动惯量,8/19,六. 操作要点,把水准仪置于上盘，调整底角螺丝，使上圆盘处于水平状态。 置水准仪于下圆盘中心，调节三条悬线的长度，使下圆盘也处于水平状态，然后将三条悬线固定。 适当调整光电门的位置，使挡光片处
3、于光电门的中央。,（一）仪器调整,9/19,（二） R、r的测量,六. 操作要点- R、r的测量,圆心,系线点,3个系线点构成等边三角形,上圆盘：,下圆盘：,测量工具：游标卡尺,10/19,六. 操作要点- R、r的测量,50分度游标卡尺,游标卡尺读数:,结果：25.38mm,11/19,（三）摆动周期的测量,六. 操作要点-摆动周期的测量,测量工具：转动惯量测试仪,测出圆盘摆动30个周期所需的时间t0（即30T0），重复5次，算出摆动周期T0 。测出圆盘和圆环共同摆动30个周期所需的时间t10（即30T10），重复5次，算出摆动周期T10 。,累计法：,操作程序：开机 复位 执行 读数,12
4、/19,表1 长度测量数据表 单位：mm,七. 实验数据,13/19,表2 累计法测量周期表,七. 实验数据,14/19,八. 实验步骤,调整水平及光电门位置。 使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆动。 测出圆盘摆动30个周期所需的时间t0，重复5次。 将圆环置于盘中，重复2、3步骤测出t10。 用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各3次。 用米尺测量上、下盘之间的垂直距离h。 分别记下圆盘、圆环的给定质量m、m1。,15/19,九. 注意事项,要正确启动圆盘，在摆动的同时不能出现晃动。放置圆环时要保证圆环与下圆盘的中心重合。（根据下圆盘上的刻度调整圆环的位置）,16/19,=43.01(s),十. 数据处理示例,1. 下圆盘的转动惯量(包括实验值、不确定度),17/19,t0不确定度Ut的计算,十. 数据处理示例,18/19,十. 数据处理示例,19/19,十. 数据处理示例,2. 圆环对 轴的转动惯量,下圆盘+圆环对 轴的转动惯量,圆环对 轴的转动惯量,
