《用三線擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量》的示范報告.

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1、《用三線擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量》的示范報告 竺江峰 2007年3月18日 一、 教學(xué)目的： 1、 學(xué)會用三線擺測定物體圓環(huán)的轉(zhuǎn)動慣量； 2、 學(xué)會用累積放大法測量周期運動的周期； 4、 學(xué)習(xí)運用表格法處理原始數(shù)據(jù)，進一步學(xué)習(xí)和鞏固完整地表示測量結(jié)果； 5、 學(xué)會定量的分析誤差和討論實驗結(jié)果。 二、 實驗儀器： 1. FB210型三線擺轉(zhuǎn)動慣量測定儀 2 .米尺、游標卡尺 3 ?物理天平 三、 實驗原理 J 二 Ji gRr 42H 2 [(m mo)Ti -mTo2] 通過長度、質(zhì)量和時間的測量，便可求出剛體繞某軸的轉(zhuǎn)動慣量。 四、 實驗內(nèi)容 1 ?

2、用三線擺測定圓環(huán)對通過其質(zhì)心且垂直于環(huán)面軸的轉(zhuǎn)動慣量。 2 ?用三線擺驗證平行軸定理。實驗步驟要點如下： (1) 調(diào)整下盤水平：將水準儀置于下盤任意兩懸線之間，調(diào)整小圓盤上的三個旋鈕，改變?nèi)龖揖€的長 度，直至下盤水平。 (2) 測量空盤繞中心軸 OC?轉(zhuǎn)動的運動周期 To：設(shè)定計時次數(shù)，方法為按 置數(shù)”鍵后，再按 下調(diào)”或 上 調(diào)”鍵至所需的次數(shù)， 再按 置數(shù)”鍵確定。輕輕轉(zhuǎn)動上盤， 帶動下盤轉(zhuǎn)動，這樣可以避免三線擺在作扭擺運 動時發(fā)生晃動。注意扭擺的轉(zhuǎn)角控制在 50左右，擺動數(shù)次后，按測試儀上的 執(zhí)行”鍵，光電門開始計數(shù)(燈 閃)到給定的次數(shù)后，燈停止閃爍，此時測試儀顯示的計數(shù)為總

3、的時間 ，從而擺動周期為總時間除以擺動 次數(shù)。進行下一次測量時，測試儀先按 返回”鍵。 (3) 測出待測圓環(huán)與下盤共同轉(zhuǎn)動的周期 T 1 :將待測圓環(huán)置于下盤上，注意使兩者中心重合，按同樣 的方法測出它們一起運動的周期 T 1。 ⑷ 測出上下圓盤三懸點之間的距離 a和b，然后算出懸點到中心的距離 r和R (等邊三角形外接圓半 徑) (5) 其它物理量的測量：用米尺測出兩圓盤之間的垂直距離 H。和放置兩小圓柱體小孔間距 2x;用游標 卡尺測出待測圓環(huán)的內(nèi)、外直徑 2&、2R2。 (6) 用物理天平測量圓環(huán)的質(zhì)量。 五、 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理： 1.實驗數(shù)據(jù)記錄 r =_3a

4、=3.870 0.002 cm ， R =_2b = 7.150 0.002 cm 一 3 一 _ 3 - H0 = 54.60 0.05 cm， 下盤質(zhì)量 m0 =499.68 0.10 g 待測圓環(huán)質(zhì)量 m =192.260 0.020 g 累積法測周期數(shù)據(jù)記錄參考表格 擺動 50次 所需 時間 50T (s) 下盤 下盤加圓環(huán) 1 71.68 1 74.28 2 72.06 2 74.16 3 71.88 3 74.15 4 71.65 4 74.22 5 71.62 5 74.13 平均 71.78 平均 74

5、.19 周期 W1.44 0.01 s T 1= 1.48 0.01 s  有關(guān)長度多次測量數(shù)據(jù)記錄參考表 、項目 次數(shù)、 上盤懸孔 間距a （cm） 下盤懸孔間 距 b （ cm） 待測圓環(huán) 外直徑2R1 （cm） 內(nèi)直徑2R2 （cm） 1 6.702 12.388 11.996 11.300 2 6.702 12.360 12.000 11.296 3 6.706 12.390 12.000 11.300 4 6.700 12.386 11.996 11.262 5 6.706 12.390 12.016

6、11.302 平均 6.703 12.383 12.002 11.292 0.002 0.002 0.002 0.002 50T。= 71.68 72.06 71.88 71.65 71.62 5 二 71.78(s) T0 =71.78‘50 =1.436(s) 一5 二 2 S (50T -50T ) 二 ? i 生 0.012 -■ 50 二 0.01(s) 5阮 二 74.28 74.16 74.15 74.22 74.13 5 = 74.19(s) 2 50Ti - 5T) y 0. 02r 50 0.s01 () a 二 6.

7、702 6.702 6.706 6.700 6.706.5 二 6.703(cm) 0.0022 =0.003(cm) a 0. 0 0 2c(m ) b= 12.388 12.360 12.390 12.386 12.390 5 =12.383(cm) 5 2 送(b -b) i d 4 0.0022 =0.003(cm) b 0. 0 0 2c(m ) 2R =( 11.996+12.000 +12.000 +11.996 +12.016 卩5 = 12.002(cm)  fz (2R —2R1 ) 阿彳一4— 0.0022 =0.002(cm) 2^

8、 = 11.300 11.296 11.300 11.262 11.302 5 二 11.262(cm) Z (2R —2R2 ) ：2R^ = i 4 0.0022 =0.002(cm) J 2 2 K[(m m)T1 —mT] 979.3 3.38 7.149 4 3.142 54.60 [(192.26 499.68) 1.4842 -499.68 1.4362] -6.158 103(g cm2) 「J .m ■"-■1 - gr 2 2 2 2 gR 2 222 2 [(m mc)T1 -mX ]] 耳?[二…[(m mOT -mT ]] 4

9、二2 H 4 二 H 斗 gRr 十 2、2-山 2丄「gRr 2 _^.2 A 2丄「2gRrT 1 , 丄 x. A 2 丄「2gRrmcTn 2 A 2 ^-^-T1 )匯Am +H^(T1 —To)]漢Amc +[ —(m + mo)] 2…]沁 4二 2H 4 二2H T0 = 0.083 103(gbm2) J =(6.158_0.083) 103(gcm2) J理論=m(R2 R；)=0.5 192.26(6.0012 5.6482) =6.528 103(g cm2) 2 6.158 -6.528 6.528 100% =5.7% 六、結(jié)果討論與誤差分析: 1、 游標卡尺的正確使用強調(diào)測量桿與鉆臺將碰到時，正確讀數(shù)。用完后，測量桿和測量砧之間要松開 一段距離。 2、 要正確的使用水準儀，盡量使得下盤調(diào)節(jié)水平。 3、 測量時間時，應(yīng)該在下盤通過平衡位置時開始記數(shù)，在實驗中對對平衡位置的判斷存在一個誤差， 對記錄的周期有影響。 4、 H0為平衡時上下盤間的垂直距離，當下盤加上了待測物體后，距離變成了 H。在計算的過程中我們 仍然有H。的值來近世H,對計算結(jié)果有一定的影響， 注意：以上內(nèi)容只作參考