转动惯量的测量shouke.ppt
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1、转动惯量的测量,相关知识,转动惯量是刚体在转动时惯性大小的量度。它与刚体的总质量、质量分布、形状大小和转轴的位置有关。对于形状简单、规则、质量分布均匀的刚体,可以通过数学方法计算它绕定轴的转动惯量,而对于形状复杂、不规则、质量分布不均匀的刚体,理论计算它的转动惯量将非常困难、非常复杂。,内容,实验目的,掌握使用转动惯量仪检验刚体的转动定律 学会作图法处理实验数据(曲线改直法),实验仪器,仪器结构,转动惯量测量仪,实验原理,刚体系受外力矩有:绳子的张力作用力矩MT和摩擦力矩M。由转动定律知:,为角加速度。,即:,可见,测量转动惯量I的关键是测量角加速度和摩擦力矩!,I 是转动体系的转动惯量, 是
2、角加速度, m 是下落砝码的质量, r 是绕线轮的半径, M 是摩擦力矩。,实验原理,测量刚体的转动惯量和摩擦力矩,当砝码m由静止开始下落高度h所用时间为t时,则,在实验过程中,保持 ag,则有:,实验原理,两种情况:,(1)若保持r、h及I不变,改变m,测出相应的t,有,m和1/t 呈线性关系,以m为纵坐标,以1/t2 为横坐标,作出m 1/t2曲线(这种处理数据的方法称为曲线改直法),实验原理,如果各点连线是一条直线,就验证了转动定律,并可由直线斜率k1和截距C1求出转动惯量和摩擦力矩:,实验原理,(2)若保持h、m及m0不变,改变r,测出相应的t,有,在直角坐标纸上作 或 图,由,如略去
3、,则有,由k2或k2可求I,由C2可求,(1)、(2)两种方法求得的I应该相同,实验内容和步骤,1)调节实验装置,取下塔轮,换上铅直准钉,调OO轴与地面垂直;,2)将m0分别置于5及5位置,选塔轮r=2.5cm,将细绳密绕其上,并调节滑轮位置使绳子与oo轴垂直。自滑轮支架下端的金属尖头F处至地面间的距离作为砝码下落高度h。,实验内容和步骤,3)保持r、h和m0的位置不变。改变m,用停表测量砝码下落h高度所用时间t,重复测时三次;砝码重量从5g逐步增加到45g,每次增加5g,记录结果;,4)保持h和m0的位置不变。维持m=20g,改变r,测出下落,三次平均,记录结果;,5)将所得结果作图,并求出转动惯量和摩擦力矩;,Thank You !,,
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