用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

qinsdau

大小和形狀保持不變的物體叫做剛體，是一個(gè)理想模型。剛體保持靜止或繞定軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性大小是用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)描述的。剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是固定的，只與剛體質(zhì)量及質(zhì)量相對(duì)于軸的分布有關(guān)。剛體是由其上的許多小質(zhì)元組成。

通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以重點(diǎn)學(xué)習(xí)如下內(nèi)容：（1）驗(yàn)證剛體作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律 （2）觀察轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與質(zhì)量的關(guān)系 （3）掌握用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀測(cè)定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法。

這是一個(gè)基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，難度適中。

實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容與要求

1.
調(diào)節(jié)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀，使轉(zhuǎn)軸垂直、轉(zhuǎn)架水平。

2.
將鋁環(huán)置于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀支架上，測(cè)砝碼在20g、40g、60g的情況下，對(duì)應(yīng)的下落的時(shí)間。

3.
用米尺測(cè)量砝碼下落距離h，用游標(biāo)卡尺測(cè)繞線軸半徑r，算出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I0。

4.
將鋼環(huán)置于鋁環(huán)上，測(cè)砝碼在60g、80g、100g的情況下，對(duì)應(yīng)的下落的時(shí)間，算出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I 。

5.
鋼環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I- I0，再用理論公式算出鋼環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值，最后算出相對(duì)誤差即可。

  

實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介

　1.
剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀：實(shí)現(xiàn)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力忽略不計(jì)。

　2.
米尺、游標(biāo)卡尺、秒表：測(cè)量砝碼下降高度及時(shí)間、轉(zhuǎn)軸半徑。

3.
砝碼：用于改變繩子的張力。

                               
登錄/注冊(cè)后可看大圖

  

預(yù)習(xí)要求

　1.
理解用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀測(cè)定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的基本原理。

　2.
理解轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念及轉(zhuǎn)動(dòng)定律。

　3.
熟悉實(shí)驗(yàn)儀器裝置。

　4.列出測(cè)量數(shù)據(jù)紀(jì)錄表。

  

常見(jiàn)問(wèn)題與解答

1.
在實(shí)驗(yàn)中如何準(zhǔn)確計(jì)時(shí)？

（1）在開(kāi)始計(jì)時(shí)的時(shí)候，兩手要協(xié)調(diào)一致，扶轉(zhuǎn)架的手放開(kāi)轉(zhuǎn)架時(shí)，不要向前推動(dòng)轉(zhuǎn)架，也不要向后推動(dòng)轉(zhuǎn)架，松開(kāi)轉(zhuǎn)架的同時(shí)，立刻開(kāi)始計(jì)時(shí)。

（2）在結(jié)束計(jì)時(shí)的時(shí)候，應(yīng)蹲下身子，注意力集中，在小盤(pán)著地的瞬間停止計(jì)時(shí)。

  

預(yù)習(xí)思考

1.
用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的基本原理是什么？

2. 為什么引入剛體這個(gè)理想模型？具體在本實(shí)驗(yàn)中，剛體指的是什么？

3. 本實(shí)驗(yàn)中，不計(jì)轉(zhuǎn)軸的摩擦力，不計(jì)滑輪和細(xì)線的質(zhì)量以及它們之間的摩擦力，為什么可以這樣做？

  

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.
實(shí)驗(yàn)中在砝碼開(kāi)始降落時(shí)應(yīng)注意繩子的結(jié)點(diǎn)與標(biāo)環(huán)B在同一平面上。

2.
實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)首先測(cè)量鋁環(huán)置于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)儀上時(shí)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I0，然后把鋼環(huán)置于鋁環(huán)上，再測(cè)出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I，那么鋼環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)是I與I0的差值。