最新刚体转动惯量实验 效果图

最新刚体转动惯量实验 效果图 深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称: 大学物理实验A(2) 实验项目名称: 刚体转动惯量实验 学院: 专业: 班级: 组号: 指导教师: 人: 学号: 实验时间: 年 月 日 星期 实验报告提交时间: 教务处制 实验目的与要求: 1( 掌握使用钢梯转动惯量仪检测刚体的转动规律; 2( 学会测定圆盘的转动惯量和摩擦力矩的方法; 3( 学习一种处理实验数据的方法——作图法(曲线改直法); 4( 验证平行轴定理。 实验仪器 刚体转动惯量仪、通用电脑毫秒计、水准仪、游标尺、砝码等。 1( 刚体转动惯量仪 (1) 结构描述 刚体转动惯量仪的结构如图所示。 (2) 使用方法 如图所示，取走一个遮光细棒(实验中只需一个遮光细棒进行挡光计时)，将剩下的一个固定在承物台直径的某一端，并只需接通转动惯量仪的一个光电门，随着转动体系的转动，遮光细棒将通过光电门不断遮光，光电门将光信号转变成电信号，送到毫秒计的计时器的输入端，进行计时， ,到预置的角度时，即停止计时。 2( 通用电脑毫秒计 使用方法 ? 时间输入方法 a( 接通电源，面板中A、B显示88-888888 b( 按“*”或“#”键，面板显示P-0164，此事表明输入1个脉冲计时1次，可连续输入64个 脉冲。 c( 再按一次“*”或“#”键，面板显示88-888888，此时仪器处于等待计时状态。 d( 依次输入脉冲，够64个脉冲后停止计时，并把各个脉冲时间存储在机内。 ? 取出时间方法 按“*”或“#”键，每按一次跳出一个时间，它的次序分别是1,2，„„，64或64,63，„„， 1个脉冲所测的时间。若需取出其中某个脉冲的时间，按如下操作:例如按下数码01，表示第一脉冲输入，此时为计时开始，得到的显示为000.000;按下数码06，表示时间是从计时开始时间，即第一个脉冲输入时间到第6个脉冲输入的时间间隔，得到的显示为***.***。依此类推可以把需要的所有时间取出，并可以反复取出。 按“9”键两次仪器就又处于准备状态，为下一次及时做好准备，并清除前次计时;按复位键，则回到初始状态。 实验原理: 单角度设置法(=0)求出刚体的转动惯量和摩擦力矩 ,0 在恒力矩作用下，转动体系将作均匀变速转动，固有下列公式: 12tt ,,,，, (5-26) 02 ,N,,2,(N,1),试中:是角位移，由毫秒计先预置好数，再由式求出预置的角位移，同 ,时毫秒计可测出装懂不同的角位移所需的相应时间。如果我们将随刚体一起转动的遮光细棒t 紧靠光电门，并从静止开始转动，即使初角速度，则由式(5-26)可推出: ,,00 2,, (5-27) ,2t ,用毫秒计查出所需相对应的转动时间，从而求出。将式(5-27)代入式(5-25)，可得: ,t ,2mgr,J，M, 2t 从而 JM2,1,1 (5-28) m,,，,k，C22grtgrt 式中:。 k,2,J/gr,C,M,/gr 2221/t1/tm,1/t可见:和呈线性关系，以为纵坐标，以为横坐标，作出曲线(这种处mm 理数据的方法称为曲线改直法)，如果个点的连线是一条直线，就验证了转动定律，并可由直线 Ck的斜率和在纵坐标轴上的截距分别求出转动惯量和摩擦力矩为: kgrJ,,M,,Cgr (5-29) 2, 22m,1/tm,1/tJ为所求出，必须在同一张坐标纸上，分别作出空载时的直线和载荷时的直x CkJCkJM,线，从图上准确读出、和、，再由式(5-29)，分别算出、和、M,，则0000J,J,JJJ算出，并与的理论值进行比较，已知圆盘转动惯量理论值为: x0xx 12 , (5-30) JmRx理2 式中:为圆盘的质量，R为圆盘的直径。 m 方法、步骤: 单角度设置法,=0, ,0 (1) 调节实验装置。用水准仪器调节承物台水平，使转轴垂直于底座，尽量减少摩擦。选用 合适的塔轮半径。调整塔伦和定滑轮之间的拉线呈水平状态，并保持定滑轮的滑槽与所 选用的塔轮半径垂直。 (2) 承物台空载。接通毫秒计电源，预置数N，毫秒计复零准备，将遮光细棒紧靠光电 门，轻轻放手(使=0)，使塔轮在砝码作用下，从静止开始转动，记下时间t，以后每,0 次增加砝码5g，重复测试3次，从5g一直增加到55g，计入表5-9; (3) 承物台载荷。在承物台放上圆盘，重复步骤(2)，数据计入表5-10; 22(4) 在同一张坐标纸上，分别准确作出空载时的直线和载荷时的直线，m,1/tm,1/t Ck从图上准确读出、和、(这是关键，对于结果的误差影响很大); Ck00 (5) 有公式再分别算出、、、、; JJM,JM,00x (6) 算出理论值，将理论值与实验值比较，算出和的相对误差，做实验讨论，进JJJx理xx理 行误差分析。 实验过程及内容: 1(实验数据记录 铝制圆盘:直径 D, 质量 m,圆盘 砝码质量:=(5.000.05)g/个 m, 钢柱质量:均刻在所用钢柱上 2单角度设置法,,数据记录 ,,00 表5-9 ,,_________________，___________________(空载) r, 22 m/g t/stt1/t 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 表5-10 ,,_________________，___________________(载荷) r, 22 m/gt/stt1/t 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 数据处理分析 深圳大学学生实验报告用纸 实验结论: 思考题 1(在实验中产生误差的主要因素有哪些, T2(本实验中拉线的张力应是，在本实验中忽略了砝码的加速度，这aT,m(g,a) 将会使转动惯量的测量结果偏大，还是偏小,为什么, 3( 在本实验中，如果塔轮和定滑轮之间的拉线不是水平状态，定滑轮与所选的 塔轮半径不垂直，这将会使转动惯量的测量结果偏大,还是偏小,为什么, 指导教师批阅意见: 成绩评定: 指导教师签字: 年 月 日 备注: 注:1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。