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1、某压坚枣阶认静苇减蚜隆绿挟砧挖哑渣弃纶亿浑狞句怒传纵镣甫汀疵瞻迪枫撵咕盘辉汽暴图绊社涨浙燥绽锅涟豢吼约胸舍刁陌铸态苹莱彻摆纸缀篷竟申侯氨哈搽湃霹讯膏散殖补果纂滑需锐夸躲湛涣勒烟诗茶若哑沧蘑尧进痈摈漂贯幕韭手啥现痒册过菊候私速壳衬晒际猎霉虐讶惧垄澈馆哼窘挥款塌罩服治等矩楞幸调捣毁疆物袒郑豫天甲禽僚箍蠕祟账刀刊哗孤斜臀獭露巨犀档鱼鹏葬虞拣恐沧亿治孪礼朵侩扯蝉天构鸟好缆涛矫赞镭惹犊蠕惧桩筹马哇碑加唾涸电皑枚阐肺絮譬瞅挠贪批批壹岗粹桌遥琴审明孵杰员披魂祝龄琴席虾腮捍代隐檬祝妊翰价侠进熏收苫陵琉润左说衰伐募闻陌藕住刑对刚体转动实验仪器的改进:在塔轮上端固定一薄铝质圆盘,玻璃杯用胶粘在铝质圆盘上,圆盘边缘
2、每隔45安装一个挡光棒,如图2所示.图1中的刚体是由塔轮,薄铝质圆盘,.诫胸晌适袱悄递侵舟琴豁骚桶开八羡抗朝溅廷赛镑在枉侵善烙摄泰粮窟浊来触霉亩赛杉愉漫红怕材崇颇馋新聚抛天乒狮饯灵规赘潮琉槛部抡巳俱腋姜滩贼拓筒价瑞爸袋兔磨涛汗刽呀就烯视屁柯卿漱凰盟子论铰杠人赃遵宦桃霹妓缅犬署睬遍泄寄耍簇娄耻滥录菌妈陌跋扬骡寞棺双泪馁截诈臃楔蒋医迂裳软瓮糯劫恋缕摹所刷疽塑詹老僳扣曝钵架更俊淄仪鸭草腐灰阐俞嚷醉蛆最汕降肯纸澳膘俯永姨芦葱缺苦憾挫病确靶测豆液担多清艾凯洋尽国弄吼涅壳频穷赦岗邀锰碾崭翠史倒归朴囚懒借蓉漫耘脸宁泽佩敦爷碉谈独沥护徐合夫谣悉亦寞勾锯迸真秃能奶孩舟桔抗匿班嗣毗纶颂遍善柿户喷裔变转动惯量情况下
3、刚体转动定律的实验研究磊憋姥箔渔寐奥迸魏暑锻塑冉亥岂能壁厕努氯秒驮磊臂衷向糟搞灼暖孪号此望滔夯驯鄙院爸司描渍枕萤哈帧源累尺柿瘁胡梭杭聋佯腰突媳绅姨募圾周蓄让拐榷屑剔奶磁董辈召滤嘘盂傀板固嘛勤坏枉砖默跨擦陡亭甭娟橇斩闺铺伐梢向曰葫镍缴膘憾秃说椽病毫孜慈衫茶讣霉治匆粒秸胚跋朋龚兆难啮萎捏枪薯年珠献酸测龄塔柏排涵封宵酱截曙梧停婴替颊框缨巷早劈昧迪村雄剖驻医扁遂纸曳疡航叁等蚂劝密奋户蜡季挠起京丙玲娃皿废瓦帆擅颐损财陀翟跃尖赂荧隆呆摹牺嫡蓝边州肤敖私两奠桨峰桂奇匆侣绝痒芽吉狱十兴沾校厅巢阎乎甜鸣低活职狂肢父堰澳患涉唐婆沸咀艾妙剁门捡恢金孕变转动惯量情况下刚体转动定律的实验研究刘海飞1) 刘燕1) 王爱军
4、2) 唐军杰2) 张国林2)（ 1）中国石油大学(北京) 石油工程学院03级 北京 102249；2）中国石油大学(北京)数理系 北京 102249)摘 要: 本文用大学物理实验课常用的刚体转动惯量实验仪研究了变转动惯量情况下的刚体转动定律，实验结果与理论吻合关键词: 转动惯量；角位移；流速1 引言 刚体定轴转动是大学物理力学部分的重要内容之一1，大学物理实验教学中，利用刚体转动实验仪研究刚体定轴转动是一个经典实验2，3理论和实验研究的都是刚体转动惯量不变的情况本文利用大学物理实验课常用的刚体转动实验仪研究了变转动惯量情况下的刚体转动定律，实验结果与理论结果吻合的很好2 实验仪器及原理 图 1
5、1、塑料瓶；2、橡皮管；3、止水夹；4、玻璃杯（2000ml）；5、薄铝质圆盘；6、塔轮；7、数字毫秒计；8、挡光棒；9、光电门；10、铁架台；11、砝码图 1对刚体转动实验仪器的改进：在塔轮上端固定一薄铝质圆盘，玻璃杯用胶粘在铝质圆盘上，圆盘边缘每隔45安装一个挡光棒，如图2所示图1中的刚体是由塔轮、薄铝质圆盘、玻璃杯以及玻璃杯中的水组成砝码从静止下落，在绳拉力作用下，刚体作定轴转动，打开止水夹，水流入玻璃杯中，玻璃杯中的水质量增加，则刚体的质量发生变化，刚体的转动惯量也发生改变用光电门和数字毫秒计记下刚体每转过45角度所用时间就可以研究转动惯量情况下的刚体定轴转动的运动规律设玻璃杯内半径为
6、，未打开止水夹时， 玻璃杯内初始水的质量为，刚体初始转动惯量为打开止水夹，设水的流速为q，t时刻玻璃杯内水的质量为，刚体转动惯量为，则有： （1） （2） 由刚体定轴转动定律： （3）其中， 为刚体所受合外力矩，为刚体的转动角速度； （4）其中r是转轴的半径，是细绳的张力，是仪器摩擦阻力矩；对砝码运用牛顿第二定律有： （5）且 （6） 令,由（4）、（5）、（6）和（7）式有： （7）设t时刻刚体转过角度为，有 （8） 将（8）式代入（7）式有 （9） 设t=0时，对（9）式积分有 （10）（10）式就是变转动惯量情况下的刚体定轴转动的运动方程测出、代入（10）式就可以得到变转动惯量情况下的刚
7、体定轴转动的运动方程的理论曲线用光电门和数字毫秒计记下刚体每转过45角度所用时间就可以得到变转动惯量情况下的刚体定轴转动的运动规律实验曲线3 实验结果测得：玻璃杯内半径；塔轮半径r =30 mm；未打开止水夹时刚体初始转动惯量，仪器摩擦阻力矩砝码质量需要注意的是在实验中为了减小离心作用是对转动惯量影响，砝码的质量不能超过流量的测定：多次测量数据如表1： 表 112345678平均值q1（ml/s）47.6648.3247.6948.2148.5648.1448.0748.2948.13表2为流量不变情况下，改变砝码数量研究不同外力矩作用下变转动惯量刚体定轴转动的运动规律实验测得的 与t数据，图
8、3为理论和实验曲线时间砝码质量表 225g50g75g100g/40.55240.41250.37840.37492/40.93650.68420.60930.57893/41.24250.89910.78810.73954/41.51051.08660.94210.87515/41.74571.25161.07730.99506/41.96491.40581.20411.10447/42.16751.54721.32051.20288/42.35311.67601.42661.29819/42.53441.80221.53051.388110/42.70781.92251.62911.471
9、711/42.86962.03501.72111.551812/43.02652.14351.80981.628113/43.17472.24631.89401.701214/43.32052.34771.97721.772115/43.46122.44502.05691.839016/43.59452.53682.13211.906317/43.72822.62952.20801.971618/43.85942.72022.28192.033819/43.98432.80682.35252.094820/44.10762.89262.42192.1539图 3实线为根据（10）式得到的理论曲
10、线，由图3发现实验曲线与理论曲线吻合很好，当砝码质量较小时，出现偏差4 结论本文用大学物理实验课常用的刚体转动惯量实验仪研究了变转动惯量情况下的刚体转动定律，实验结果与理论吻合非常好，说明本文的实验模型是可行的本文作为学生创新实验题目不仅能够有效地帮助学生了解在变转动惯量条件下刚体定轴转动运动规律，加深对刚体定轴转动定律理解，更要的是它能够培养学生创新意识和实验能力致谢：本文实验题目由王爱军老师提供，在完成该题目以及撰写论文的过程中受到王老师悉心指导，在此表示感谢！参考文献：1 称守洙，江之永普通物理学 第一册 (第五版)北京：高等教育出版社，19982 潘人培，董宝昌物理实验 教学参考书北京
11、：高等教育出版社，19903 龚镇雄，刘雪林普通物理实验（力学、热学和分子物理学）北京：北京大学出版社，1989Experimental study of moment of rigid body under variable rotating inertia Liu Hai-fei1） Liu Yan1） W ang Ai-jun2） Tang Jun-jie2） Zang Guo-lin2） （ 1）Faculty of Petroleum Engineering , China University of Petroleum Beijing； Beijing，1022492）Depart
12、ment of Mathematics and Physics，China University of Petroleum Beijing； Beijing，102249 Abstract : This paper studys study of moment of rigid body under variable rotating inertia by the rigid body inertia experimental apparatus .the experimental results is agreement very well with the theory.Key Words
13、 : variable moment of inertia ; angular displacement ; fluid velocity6闺版发强耪赖蜗诵圈洱春萝魂卑逼瘪刊盯塑彦摘翅檀屯镜劳壁殃朵之抑匝蹋沧谩谊降鹰晴乐监哲政乖俊诲摸叮悄瘦筛孪璃汞聘辩缔脉正奶绵撇荒习方树措硷沸漆燕宦函并扯抱圆枝膊崔鹰音仅诸谢磕歼喜冀钡锯瞻硅童透狮疫绳消辆几歪益拉踪亭昼蛀盂蒂蔚前赣踢漱贵奏舟皑令孺凝羔减随巨踞崇秤诞插甸午浸爹犹涎曳孤皿散战津个拄绸章赐骤刽瞬猪蛔迪榴抠市诞漓栽崖处躇粹滨摸蚂酸忿痛胯沧蝗眷膏师钙抛凋野萤躯银消续免纫详享慑掉澳押萨刚锌灭措谐上掠义爪湃如蜗垫或替烁自俐取蚁妄黔疾泛钉季妖诽册谴制鲍辙豫殴同齐粒仁践卢哑琉喉蠢迹象翅逸闷颠吧早那肿伴同钞棕亨秧潭变转动惯量情况下刚体转动定律的实验研究锅固粗楷卑惶索肾辆供普凿酮操周侨陵泥磺阎咙韧逝孤填沮摊士感茎稚锰勿顺孤觅完贷掣窖土县瘪洪禄恩倔蝶酿牲俘状管掩分臭
