三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理.doc

三线摆测物体的转动惯量 (1) 用三线摆测刚体转动惯量时,为什么必须保持下盘水平? 答:扭摆的运动可近似看作简谐运动,以便公式推导,利用根据能量守恒定律和刚体转动定律均可导出物体绕中心轴的转动惯量公式。(2) 在测量过程中,如下盘出现晃动,对周期有测量有影响吗?如有影响,应如何避免之? 答:有影响。当三线摆在扭动的同时产生晃动时,这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动,从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差,其误差的大小是与晃动的轨迹以及幅度有关的。(3) 三线摆放上待测物后,其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大?为什么? 答:不一定。比如,在验证平行轴定理实验中, d=0,2,4,6cm 时三线摆周期比空盘小; d=8cm 时三线摆周期比空盘大。理论上, 2 2 0 1 0 0 0 20 [( ) ] 0 4 x gRr I I I m m T m T H?? ?? ???所以 2 2 0 0 0 ( ) 0 m m T m T ? ??=〉 0 0 0 / / ( ) T T m m m ? ?而 0 0 / ( ) 1 m m m ? ?,并不能保证 0 / 1 T T ?,因此放上待测物后周期不一定变大。(4) 测量圆环的转动惯量时,若圆环的转轴与下盘转轴不重合,对实验结果有何影响? 答:三线摆在扭摆时同时将产生晃动时,这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动, 从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差。 g(重力加速度)= m/s 2m 0(圆盘) = 380 g m 1(圆环) = 1182 gm 21(圆柱) = 137 g m 22(圆柱) = 137 g x(两圆柱离中心距离)= 0 cm 表1 待测刚体的有关尺寸数据的记录及简单计算项目 12345平均值圆盘 a(cm) // b(cm) 16. 10// H(cm) 圆环 D内(cm ) D外(cm) 圆柱 D21(cm) D22(cm) 表2 待测刚体的摆动时间的数据表(周期数为 35) 待测刚体振动 35次所需时间/s T=t/35 12345平均空载与圆盘 t 下盘与圆环 t 下盘与两圆柱 t