前言前言n n转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量– –它它它它不不不不仅仅仅仅取取取取决决决决于于于于刚刚刚刚体体体体的的的的总总总总质质质质量量量量，，，，而而而而且且且且与与与与刚刚刚刚体体体体的的的的形形形形状状状状、、、、质质质质量分布以及转轴位置有关量分布以及转轴位置有关量分布以及转轴位置有关量分布以及转轴位置有关– –对对对对于于于于质质质质量量量量分分分分布布布布均均均均匀匀匀匀、、、、具具具具有有有有规规规规则则则则几几几几何何何何形形形形状状状状的的的的刚刚刚刚体体体体，，，，可可可可以以以以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量– –对对对对于于于于质质质质量量量量分分分分布布布布不不不不均均均均匀匀匀匀、、、、没没没没有有有有规规规规则则则则几几几几何何何何形形形形状状状状的的的的刚刚刚刚体体体体，，，，用用用用数数数数学学学学方方方方法法法法计计计计算算算算其其其其转转转转动动动动惯惯惯惯量量量量是是是是相相相相当当当当困困困困难难难难的的的的，，，，通通通通常常常常要要要要用用用用实实实实验的方法来测定其转动惯量。
验的方法来测定其转动惯量验的方法来测定其转动惯量验的方法来测定其转动惯量 实验目的实验目的理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义观观观观察察察察刚刚刚刚体体体体的的的的扭扭扭扭转转转转摆摆摆摆动动动动现现现现象象象象，，，，了了了了解解解解和和和和掌掌掌掌握握握握测测测测量量量量刚刚刚刚体体体体转转转转动动动动惯惯惯惯量的原理和方法量的原理和方法量的原理和方法量的原理和方法验证转动惯量的平行轴定理验证转动惯量的平行轴定理验证转动惯量的平行轴定理验证转动惯量的平行轴定理 常见规则刚体的转动惯量 实验仪器实验仪器待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘 实验仪器实验仪器智能转动惯量测定仪光电门 实验基本思想n可能性¨如果已知 K，则测得周期 T 就可以得转动惯量 Jn问题n不知道 Kn空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量n办法¨空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定 K 和托盘支架的转动惯量了 测定扭摆的扭转系数n解方程组 测量刚体转动惯量方案n定标后的实测¨测总周期 T总¨计算 J总¨计算 J待测体n无托盘时测量： 实验原理实验原理物物物物体体体体装装装装在在在在一一一一扭扭扭扭摆摆摆摆弹弹弹弹簧簧簧簧上上上上，，，，根根根根据据据据虎虎虎虎克克克克定定定定律律律律，，，，当当当当物物物物体体体体在在在在水水水水平平平平面内转过面内转过面内转过面内转过θ θ角后弹簧产生恢复力矩角后弹簧产生恢复力矩角后弹簧产生恢复力矩角后弹簧产生恢复力矩 MM ：：：： 在此力矩作用下物体转动，由转动定律在此力矩作用下物体转动，由转动定律在此力矩作用下物体转动，由转动定律在此力矩作用下物体转动，由转动定律 有有有有 令令令令 得刚体扭摆运动的微分方程：得刚体扭摆运动的微分方程：得刚体扭摆运动的微分方程：得刚体扭摆运动的微分方程： 实验原理实验原理可知，扭摆运动具有简谐振动的特性，振动周期为：可知，扭摆运动具有简谐振动的特性，振动周期为：可知，扭摆运动具有简谐振动的特性，振动周期为：可知，扭摆运动具有简谐振动的特性，振动周期为：如果已知如果已知如果已知如果已知 KK，则测得周期，则测得周期，则测得周期，则测得周期 T T 就可以计算得转动惯量就可以计算得转动惯量就可以计算得转动惯量就可以计算得转动惯量 I I。
如何求出弹簧的扭转系数如何求出弹簧的扭转系数如何求出弹簧的扭转系数如何求出弹簧的扭转系数K K ? ? 实验内容实验内容计计算各物体算各物体算各物体算各物体转动惯转动惯量的量的量的量的理理理理论值论值 根根根根据据据据各各各各待待待待测测物物物物转转动动惯惯量量量量计计算算算算公公公公式式式式，，，，测测量量量量各各各各物物物物体体体体有有有有关关关关几几几几何何何何尺尺尺尺寸及寸及寸及寸及质质量，各量，各量，各量，各测测量三次取平均量三次取平均量三次取平均量三次取平均值值扭扭扭扭转转常数常数常数常数K K K K的确定的确定的确定的确定 ①①①①调调整扭整扭整扭整扭摆摆基座底角螺基座底角螺基座底角螺基座底角螺丝丝，使水准，使水准，使水准，使水准仪仪中的气泡居中中的气泡居中中的气泡居中中的气泡居中 ②②②②装装装装上上上上金金金金属属属属载载物物物物盘盘，，，，并并并并调调整整整整光光光光电电探探探探头头的的的的位位位位置置置置，，，，使使使使载载物物物物盘盘上上上上的的的的挡挡光光光光杆杆杆杆处处于于于于其其其其缺缺缺缺口口口口中中中中央央央央且且且且能能能能遮遮遮遮住住住住发发射射射射、、、、接接接接收收收收红红外外外外光光光光线线的小孔，的小孔，的小孔，的小孔，测测定其定其定其定其摆动摆动周期周期周期周期T T0 0。
③③③③将将将将塑塑塑塑料料料料圆圆柱柱柱柱体体体体垂垂垂垂直直直直放放放放在在在在载载物物物物盘盘上上上上，，，，测测定定定定摆摆动动周周周周期期期期T T1 1 ④④④④由由由由T T0 0 、、、、T T1 1及及及及塑塑塑塑料料料料圆圆柱柱柱柱转转动动惯惯量量量量的的的的理理理理论论值值I I I I1 1 1 1计计算算算算扭扭扭扭摆摆的的的的扭扭扭扭转转常数常数常数常数K K K K 注意事项注意事项由由由由于于于于弹弹簧簧簧簧的的的的扭扭扭扭转转常常常常数数数数K K K K值值不不不不是是是是固固固固定定定定常常常常数数数数，，，，它它它它与与与与摆摆动动角角角角度度度度略略略略有关系，有关系，有关系，有关系，实验实验中中中中摆摆角在角在角在角在90909090º º º º左右左右左右左右为为宜 光光光光电电探探探探头头宜宜宜宜放放放放置置置置在在在在挡挡光光光光杆杆杆杆的的的的平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置处处，，，，挡挡光光光光杆杆杆杆不不不不能能能能和和和和它相接触，以免增大摩擦力矩它相接触，以免增大摩擦力矩它相接触，以免增大摩擦力矩。
它相接触，以免增大摩擦力矩机座机座机座机座应应保持水平状保持水平状保持水平状保持水平状态态圆圆柱、柱、柱、柱、圆圆筒放置筒放置筒放置筒放置时时要放正不可斜放要放正不可斜放要放正不可斜放要放正不可斜放在在在在安安安安装装装装待待待待测测物物物物体体体体时时，，，，其其其其支支支支架架架架必必必必须须全全全全部部部部套套套套入入入入扭扭扭扭摆摆主主主主轴轴，，，，并并并并将止将止将止将止动动螺螺螺螺丝丝旋旋旋旋紧紧，否，否，否，否则则扭扭扭扭摆摆不能正常工作不能正常工作不能正常工作不能正常工作 精品课件精品课件！ 精品课件精品课件！ 。