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《剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、請同學們注意請到講臺處按編號簽到；檢查預習報告（A1、A2）和數(shù)據(jù)記錄表；上午8:00和下午2:00以后才到實驗室按遲到處理。剛體轉(zhuǎn)動慣量的測定武漢理工大學楊耀輝一.用扭擺測剛體的轉(zhuǎn)動慣量實驗目的用扭擺測定剛體的轉(zhuǎn)動慣量學習幾種常用測量工具的使用方法學習一種比較測量法實驗原理轉(zhuǎn)動慣量I是剛體轉(zhuǎn)動時慣性大小的量度，是表征剛體特性的一個物理量。轉(zhuǎn)動慣量與物體的質(zhì)量有關，還與質(zhì)量的分布以及轉(zhuǎn)軸的位置有關。轉(zhuǎn)動慣量的計算公式為：扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)為k的鋼絲上端固定，下端與一圓盤固連就構成了扭擺。當圓盤從平衡位置轉(zhuǎn)動一角度θ時，懸絲作用在圓盤上的恢
2、復力矩M與θ成正比，方向與θ相反：根據(jù)轉(zhuǎn)動定律M=Iβ則:令ω2=k/I則可得二階常微分方程:解得:可見此解是角諧振動，它的振動周期為：周期容易測出，但k為一未知數(shù)，本實驗中用比較法消去k，在圓盤上同軸的加上一個圓環(huán)，其振動周期變?yōu)?若環(huán)的質(zhì)量為m，內(nèi)外直徑分別為d1和d2，則環(huán)的轉(zhuǎn)動慣量I1可按理論公式計算出：消去k,得圓盤的轉(zhuǎn)動慣量：絲切變模量為：（參考教材本實驗的[附錄1]相關公式）試中d為鋼絲的直徑,L為鋼絲的長度測量工具1.游標卡尺它是比鋼尺精密的長度測量工具,它能把鋼尺上估讀的那位數(shù)值準確的讀出來。游標卡尺的示值誤差限與
3、分度值相同。先讀主尺“0”線到游標“0”線之間的距離L0，游標分50格，每格0.02mm，游標上有一刻線與主尺上的某一根刻線對齊，mm以下的部分從游標上讀出。讀出游標上的格子數(shù)，游標卡尺的讀數(shù)公式為：但實際讀數(shù)時不是必須數(shù)出格子數(shù)，因為游標上每5格標上了一個數(shù)，用以直接表示讀數(shù)值。012345678900123456789游標尺cm主尺1254.120cm（漏掉末位有效數(shù)字“0”扣分）請讀數(shù)3.364cm012345678900123456789游標尺cm游標尺讀數(shù)時就當主尺不存在，如普通尺一樣讀數(shù)主尺使用方法：左手握絕熱板，右手握
4、棘輪，旋轉(zhuǎn)棘輪,觸到被測物時聽到“咔嗒”聲時讀數(shù)。2.螺旋測微器螺旋測微計是比游標卡尺更精密的長度測量工具，它的分度值是0.01mm，儀器的示值誤差限0.004mm，主尺上有兩排刻線，上面是毫米刻線，下面是半毫米刻線，先讀主尺上的讀數(shù)，0.5mm以下由微分套筒讀出。微分套筒上有50格，每格0.01mm，要進行估讀。測量前先校零，記下零讀數(shù)。以便對測量值進行修正，順微分套筒刻度序列方向的值記為正值，反之為負值。零位讀數(shù)為-0.002mm；讀數(shù)為6.672mm注意事項：不能用手旋微分套筒，否則容易引起損壞；不要用手接觸被測工件，以免熱脹
5、影響測量精度；放盒時要留有空隙。3.秒表用較硬的拇指按壓，避免較軟處按壓引起時間延遲帶來誤差。讀取秒表上數(shù)據(jù)，例如：03’46’’65應換算為秒：180s+46.65s=226.65s實驗內(nèi)容1.T、T1的測量使圓盤做角諧振動，最大扭轉(zhuǎn)角度在30o~60o之間為宜。圓盤平面要水平，轉(zhuǎn)動時不能有擺動。30個振動周期的測量：圓盤靜止時標記一個點，測量圓盤上此點同方向30次經(jīng)過鐵桿上固定指針所花的時間。共測5次。加上圓環(huán)后重復其上步驟。2.用游標卡尺測量環(huán)的內(nèi)徑d1、外徑d2，注意過中心測準(d1、d2均只測一次)。3.用鋼卷尺測鋼絲長度
6、L（兩固定點之間的距離）。測量結(jié)果記入表格中。4.用千分尺測鋼絲的直徑d=zd-z0(zd、z0均測六次）。實驗目的學習用恒力矩轉(zhuǎn)動法測定剛體轉(zhuǎn)動慣量的原理和方法。觀測剛體的轉(zhuǎn)動慣量隨其質(zhì)量，質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸不同而改變的情況，驗證平行軸定理。學會使用智能計數(shù)計時器測量時間。實驗原理1、轉(zhuǎn)動慣量I的測量根據(jù)剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律：二.用ZKY-ZS轉(zhuǎn)動慣量儀測轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量實驗組合儀ZKY-ZS轉(zhuǎn)動慣量實驗儀塔輪（即繞線輪）半徑為1.5、2.0、2.5、3.0、3.5cm共5擋，可與砝碼組合產(chǎn)生大小不同的力矩，另配有1個圓盤，1個圓環(huán)和兩
7、個圓柱體等被測試樣。設空轉(zhuǎn)臺（轉(zhuǎn)動慣量為I1），只在阻力矩Mμ作用下，以角加速度β1作勻減速轉(zhuǎn)動，則有：將質(zhì)量為m的砝碼用細線繞在半徑為R的轉(zhuǎn)臺塔輪上，并讓砝碼下落，系統(tǒng)將作勻加速運動。若此時砝碼加速度為a，轉(zhuǎn)臺角加速度為β2，則有a=Rβ2，且細線施加給轉(zhuǎn)臺的力矩為MT=m(g-Rβ2)R，則有：可得：同理，若在轉(zhuǎn)臺上加上被測物體（圓盤、圓環(huán)或圓柱體）后系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為I2，加砝碼前后的角加速度分別為β3與β4，則有：由轉(zhuǎn)動慣量的迭加原理可知，被測物體的轉(zhuǎn)動慣量I為：測得R、m及β1、β2、β3、β4，由上述各式即可計算被測物體的
8、轉(zhuǎn)動慣量。2、角加速度β的測量實驗中采用智能計數(shù)計時器計錄光電門被遮擋次數(shù)和相應時間。若從第一次擋光（k=0，t=0）開始計數(shù)、計時，且初始角速度為ω0，則對于勻變速運動中測量得到的任意兩組數(shù)據(jù)（km，tm）、（kn，tn），相應的角
