1、大学物理实验教案实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量1 实验目的1）掌握水平调节与时间测量方法；2）掌握三线摆测定物体转动惯量的方法；3）掌握利用公式法测定物体的转动惯量。2 实验仪器三线摆装置 计数器 卡尺 米尺 水平器3 实验原理3.1 三线摆法测定物体的转动惯量机械能守恒定律： 201Imgh简谐振动： tTsin0tTdt2cos0通过平衡位置的瞬时角速度的大小为： T002；所以有：Imgh2120根据图 1 可以得到：122!BCBC2222 rRlABC从图 2 可以看到：根据余弦定律可得 01cos所以有： 0221221 cosRrlB整理后可得： 10210sin4)cos
2、(CRrCRrhHB2；摆角很小时有： 2)si(00所以： HRrh20整理得：204THmgRrI；又因 3b，ar所以：201THmgabI若其上放置圆环，并且使其转轴与悬盘中心重合，重新测出摆动周期为 T1 和 H1 则：2121)(abM待测物的转动惯量为： I= I1-I03.2 公式法测定物体的转动惯量圆环的转动惯量为：DMI2184 教学内容4.1 三线摆法测定圆环绕中心轴的转动惯量1)用卡尺分别测定三线摆上下盘悬挂点间的距离 a、b（三个边各测一次再平均） ；2)调节三线摆底坐前两脚螺丝使上盘水平3)调节三线摆悬线使悬盘到上盘之间的距离 H 大约 50cm 左右，并调节悬盘水
3、平；4)用米尺测定悬盘到上盘三线接点的距离 H；5)让悬盘静止后轻拨上盘使悬盘作小角度摆动（注意观察其摆幅是否小于 10 度，摆动是否稳定不摇晃。 ） ；6)用计数器测定 50 个摆动周期摆动的时间 t；7)把待测圆环置于悬盘上（圆环中心必须与悬盘中心重合）再测定悬盘到三线与上盘接点间的距离 H1，重复步骤 5、 6。2、公式法测定圆环绕中心轴的转动惯量用卡尺分别测定圆环的内径和外径，根据表中圆环绕中心轴的转动惯量计算公式确定其转动惯量测定结果。 （圆环质量见标称值）5 实验教学组织及教学要求1）检查学生的预习实验报告，同时给学生一定时间观察器材，并注意和以前学过的实验做比较。2）讲解实验要点
4、及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生对实验原理和实验设计的理解。3）随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决实验中遇到的问题和困难。4）检查每个学生的实验数据，记录实验情况。6 实验教学的重点及难点1）重点：1）三线摆水平的调节（上盘、悬盘的水平调节） 。2）掌握利用三线摆仪器测量物体转动惯量的数据处理方法。2）难点：1）三线摆水平的调节（上盘、悬盘的水平调节） 。2）数据处理有几种方法。7 实验中容易出现的问题1）仪器没有调水平。2）摆动周期的摆动时间偏大。8 实验参考数据表一 三线摆法项目 1 2 3 4 5 6 平均值a(cm) 4.420 4.422 4.424 4
5、.422b(cm) 11.448 11.450 11.452 11.450H(cm) 50.10 50.12 50.15 50.12 50.10 50.15 50.12t(s) 85.72 86.19 86.31 85.60 86.04 86.27 86.02H1(cm) 50.50 50.48 50.55 50.52 50.55 50.60 50.53t1(s) 94.35 94.88 94.36 94.62 94.30 94.58 94.52表二 公式法项目 1 2 3 4 5 6 平均值D(cm) 12.182 12.178 12.160 12.180 12.176 12.184 12.176d(cm) 10.178 10.160 10.142 10.186 10.180 10.134 10.163m=301g ;M=543g9 实验结果检查方法1） 检查游标卡尺的读数是否正确。2） 检查各测量值是否符合要求。10 课堂实验预习检查题目1）三线摆法主要公式。2）三线摆装置上下盘调节有哪些要求。3）讨论两种测定物体转动惯量的方法的特点并对两种方法的测量结果进行比较，说明何种方法较精确。4）三线摆法测定转动惯量的实验中，摆动时摆幅不可过大，若摆幅过大对测量结果有何影响。5）分析三线摆法测定转动惯量的测量误差，说明各物理量的测量误差对其的影响情况，你有何提高测量精确度的改进方法。
