刚体转动惯量实验 效果图.doc

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: 报告人: 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 1 时间输入方法 a. 接通电源,面板中 A、B 显示 88-888888 “*”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。 2 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 ; 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?=0 )求出刚体的转动惯量和摩擦力矩在恒力矩作用下,转动体系将作均匀变速转动,固有下列公式: 202 1tt?????( 5-26 ) 试中: ?是角位移,由毫秒计先预置好数 N ,再由式) (12??N??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 t 。如果我们将随刚体一起转动的遮光细棒紧靠光电门,并从静止开始转动,即使初角速度 0 0??,则由式( 5-26 )可推出: 22t ???( 5-27 ) 用毫秒计查出所需?相对应的转动时间 t ,从而求出?。将式( 5-27 )代入式( 5-25 ) ,可得: ??Mt J mgr ?? 22 从而Ct kgr Mtgr Jm????? 22112??( 5-28 ) 式中: grMCgrJk/,/2????。可见: m 和2/1t 呈线性关系,以 m 为纵坐标,以 2/1t 为横坐标,作出 2/1tm?曲线(这种处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,并可由直线的斜率 k 和在纵坐标轴上的截距 C 分别求出转动惯量和摩擦力矩为: Cgr