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《均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)定的研究.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)定的研究(楚雄師范學(xué)院物理與電子科學(xué)系08級(jí)物理2班學(xué)生袁麗花)摘要:通過對(duì)本實(shí)驗(yàn)的研究，我們學(xué)會(huì)了測(cè)定均質(zhì)細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的新方法，并驗(yàn)證了此方法可行，能較快、較準(zhǔn)確的測(cè)定出均質(zhì)細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量雙線擺恢復(fù)力恢復(fù)力矩Homogeneousrodformeasuringmomentofinertia(NormalcollegephysicsandChuXiongelectronicscienceStudentsofclass2gradephysicalYuanLiHua)Abstract:bythisexperimental
2、study,welearnednewmethodformeasuringmomentofinertiaofhomogeneousrod,andverifythatthismethodisfeasible,afaster,moreaccuratedeterminationofthemassmomentofinertiaoftherod.Keywords:MomentofinertiaThedoublelinependulumsRestoringforceRestoringmoment1、引言物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是研究物體轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的一個(gè)重要物理量。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)
3、中，測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的是一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，但大多是對(duì)均質(zhì)圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量加以測(cè)定，而對(duì)于均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法將均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量此裝置稱之為雙線擺。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，此方法是可行的，能較快、較準(zhǔn)確的測(cè)定出均質(zhì)細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想2.1儀器裝置圖一：測(cè)定均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量示意圖如圖一所示，將長為L的兩根相等的懸線掛在支架頂部相距為d的兩孔上，懸線下端懸空固定一均質(zhì)細(xì)桿，在支架底座與懸桿相平的位置安放一弧形角度觀測(cè)器，這樣就構(gòu)成了一測(cè)定均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置---雙線擺，并將擺上的桿稱為本體桿，在本體桿的一端附著一質(zhì)量可忽略的微型擋光針，用于配合通用的周期測(cè)
4、定儀測(cè)定其擺動(dòng)周期。2.2理論分析當(dāng)雙線擺的本體桿處于水平狀態(tài)時(shí)，在本體桿的一端施加一橫向外力，使本體桿偏離原平面一個(gè)角度,去掉外力后，本體桿可繞中心軸作擺動(dòng)。當(dāng)擺到最大角度時(shí)，動(dòng)能為0，熱能最大。此時(shí)受力分析如圖二所示，擺所受恢復(fù)力為：F=㎎……(1)當(dāng)雙線擺擺線端點(diǎn)有A轉(zhuǎn)動(dòng)到B時(shí)，擺線的轉(zhuǎn)過角度為，此時(shí)B點(diǎn)升高H，B點(diǎn)水平方向到擺線的距離為BD,在高度H上的水平面上，過B點(diǎn)作到擺線的垂直距離BC，則有BC∥AO,而BC是擺由A轉(zhuǎn)到B的水平夾角所對(duì)的直角邊，為本體桿擺到最高位置與原位置之間的夾角。因此有：BCsin,將值代入（1）式中有F=恢復(fù)力矩M=
5、-即此式表明本體桿的擺動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其振動(dòng)的圓頻率………(2)又……….(3)聯(lián)立（2）、（3）兩式得：J=………..(4)此式為本桿體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量公式，其中T為本桿體擺動(dòng)的周期測(cè)定儀測(cè)出。若給雙線擺的本體桿附加一質(zhì)量為的待測(cè)圓柱體細(xì)棒，則混合體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是：J……………(5)通過周期測(cè)定儀測(cè)定周期T,代入（5）式計(jì)算出J，即可求出待測(cè)細(xì)棒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。J=J=圖二均質(zhì)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論分析圖從力學(xué)理論可知：均質(zhì)圓柱體繞中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：J3.實(shí)驗(yàn)探究使用不同材料的均質(zhì)細(xì)桿用上述方法測(cè)定其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并與理論值作對(duì)比，進(jìn)行誤差分析，計(jì)算其不確定度。3.1
6、實(shí)驗(yàn)儀器：鐵管1、鐵管2、玻璃管1、玻璃管2、雙線擺、周期測(cè)定儀、電子稱、游標(biāo)卡尺、細(xì)鐵絲（代替弧形角度觀測(cè)器）、膠帶紙3.2實(shí)驗(yàn)過程：(1)確保雙線擺兩端的線一樣長且平行；(2)把周期測(cè)定儀放在恰當(dāng)?shù)奈恢茫?3)分別測(cè)量鐵管1、鐵管2、玻璃管1、玻璃管2的質(zhì)量和半徑。(4)逐一換上鐵管1、鐵管2、玻璃管1、玻璃管2，并從周期測(cè)定儀上讀出周期T。(T為20個(gè)周期)4.數(shù)據(jù)記錄及處理：（1）鐵管1M=0.135kgr=4.22mmL=40.20cmd=20.10cm次數(shù)1234T／s2.172.582.352.34T0.10850.14250.11750.
7、117=0.121375sJ==0.000001267J=0.000000601+0.001818045=0.001818949（2）鐵管2M=0.056kgr=2.94mmL=18.6cmd=40.70cm次數(shù)1234T／s2.852.892.882.83T0.14250.14450.1440.1415=0.1431125sJ==0.000006474J=0.000000121+0.000161448=0.000161569(3)玻璃管1M=0.50kgr=9.45mmL=38.0cmd=14.12cm次數(shù)1234T／s1.741.761.761.75
8、T0.0870.0880.0880.0875=0.087625sJ==0.000
