用三线摆法测定物体的转动惯量ppt课件.ppt

用三线摆法测定物体的转动惯量,实验目的,1.学会用三线摆法测定转动惯量2.学会用累积放大法测量周期运动的周期,三线摆类似单摆：是摆的一种。（扭摆、复摆）,累积放大法：通过测多个周期求一个周期,实验仪器,1FB210型（单支架）三线摆转动惯量实验仪。2FB213A型数显计时计数毫秒仪。3米尺、游标卡尺,上圆盘,吊线,立柱,下圆盘,光电门,底座,仪器水平 调整螺丝,转动手柄,圆盘水平仪,吊线调节螺丝,吊线固定螺丝,仪器水平仪,实验原理,转动惯量是刚体转动惯性的量度 （类似：质量是物体惯性的量度）,物体对某轴的转动惯量越大，则绕该轴转动时，角速度就越难改变。,三线摆法是通过扭转运动测量转动惯量的一种方法。,角速度单位时间转过的角度（类似速度）,在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体是理想模型,同一个刚体对不同转轴的转动惯量是不同的,转动惯量与刚体的质量、形状及转轴的位置有关.,上盘吊起，二圆盘面均被调节成水平，二圆心在同一垂直线上。,三线摆：是将半径不同的二圆盘，用三条等长的线联结而成。,改变下盘的转动惯量（质量、质量分布）时，扭转周期发生变化。,下盘可绕中心线扭转，其扭转周期和下盘的质量和质量分布有关。,三线摆就是通过测量它的扭转周期，求出任一质量已知物体的转动惯量。,转动惯量可以叠加 (和质量一样）,现改变下盘的质量，如加一物体在下盘上，,例如，设下盘对O1O2轴原来的转动惯量是I0，,下盘的转动惯量变为I1,I1= I0 +I,I 是所加一物体的转动惯量,转动惯量时，扭转周期也随之变化,由理论推导可得下圆盘的转动惯量和转动周期间的关系：,当下盘转动角度很小，略去空气阻力时，扭摆的运动可近似看作简谐运动（简谐振动）,机械振动：物体围绕一固定 位置往复运动.,简谐振动：最简单最基本的振动,加待测物体m后：,I1= I0 +I,I= I1 -I0,广州：g=9.788 m/s2,实验内容,用三线摆测量圆环绕通过圆心（质心），且垂直于圆平面的轴（OO轴）的转动惯量。,理论值：,当研究物体整体运动时，可以用来代表整个物体运动的点,请大家看指导书P5，结合仪器（先不动手），思考：,1、实验前要调什么？为什么？,2、如何调节？,3、计时仪如何使用？,4、测量时要注意什么？,1、实验前要调什么？为什么？,2、如何调节？,调：水平、三线等长,支架水平：调底座3螺丝使上盘水平仪的气泡在中间,公式推导时要求两盘平行三线等长,水平使转轴与圆盘垂直,技巧：根据气泡所在方位（高），确定要调的螺丝，及方向。,注意：气泡移动迟缓，当气泡正在移动时，暂停调节。,三线等长：,2、如何调节？,调三线长度，使下盘水平仪的气泡在中间,三线长度的调节：先放松相应的固定螺丝，改变线长，至下盘气泡到中间为止,调节探头，使下盘侧面的指针可在探头缺口中自由横扫。,3、计时仪如何使用？,转动角度很小 ，小于5.,4、测量时要注意什么？,待测圆环的中心轴与盘的 中心轴重合,利用转动手柄，转动力度适中,圆盘上钢针转动的平衡位置应在传感器处,实验步骤：,1调整三线摆装置：,使之水平、三线等长,2、测量周期T0 、T1，各测5次20个周期,T0 ：下盘（不加物体）的周期 T1 ：加了圆环的周期,3、用游标卡尺分别测量出上下圆盘中每个悬点间的距离a、b，各3次。算出平均值，由此求出上、下圆盘悬点到转轴的距离半径。,5、用米尺测出H，测3次。,4、游标卡尺分别测量出待测圆环的直径5次,6、记录下圆盘和待测圆环的质量m0、 m,下盘质量 m0 = g ，待测圆环质量 m = g,数据处理,广州：g=9.788 m/s2,1、算出待测圆环的测量结果,已知理想圆环绕中心轴转动惯量的计算公式为,与理论值计算值比较，求相对误差,相对误差,统一国际单位制,1用三线摆测刚体转动惯量时，为什么必须保持下盘水平？,思考讨论,2测量圆环的转动惯量时，若圆环的转轴与下盘转轴不重合，对实验结果有影响吗？,3如何利用三线摆测定任意形状的物体绕某轴的转动惯量？,4、你能否考虑一测量方案，测量一个具有轴对称的不规则形状的物体，对对称轴的转动惯量？,