肇 庆 学 院
电子信息与机电工程学院普通物理实验 课 实验报告
12级 物理 班 B2 组 实验合作者李敏莹 实验日期 2013年5月3日
姓名:钟润平 学号 34号 老师评定
实验题目 刚体转动的研究
一、实验目的
1. 研究刚体转动时合外力矩与刚体转动角加速度的关系；
2. 考察刚体的质量分布改变对转动的影响。
二、实验仪器
刚体转动实验仪、秒表、游标卡尺、天平、砝码、开关。
三、实验原理
1.转动系统所受合外力矩
与角加速度
的关系
根据刚体转动定律，刚体绕某一定轴转动得角加速度
与所受的合外力矩成正比，与刚体的定轴转动惯量
成反比，即
(16-1)
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1. 测定刚体的转动惯量,用实验方法检验刚体的转动定理和平行轴定理;
2. 观测刚体的转动惯量随其质量, 质量分布及转动轴线不同而改变的状况;
3. 用作图法和最小二乘法处理数据——曲线改直.
刚体转动实验装置, 停表(分度值: 0.01s), 砝码(5.00g), 电子游标卡尺(量程: 125mm), 钢卷尺(量程: 1m 分度值: 1mm).
根据刚体转动定律, 当刚体绕固定轴转动时, 有:
.............................................................................. .
其中M为刚体所受合力距, I为物体对该轴的转动惯量, β为角加速度. 刚体所受外力距为绳子给予的力矩Tr和摩擦力Mμ, 其中T为绳子张力, 与OO’ 相垂直, r为塔轮的绕线半径. 当略去滑轮及绳子质量并认为绳长不变时, m以匀加速度a下落. 并有:
................................................................... .
其中g为重力加速度, 砝码m由静止开始下落高度h所用时间t, 则:
........................................................................ .
又因为:
.............................................................................. .
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测量刚体的转动惯量
实验目的：
1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；
2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系
3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。
二.实验原理:
1．刚体的转动定律
具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：
M = Iβ (1)
利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。
2．应用转动定律求转动惯量
如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。
设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at2/2。刚体受到张力的力矩为Tr和轴摩擦力力矩Mf。由转动定律可得到刚体的转动运动方程：Tr - Mf = Iβ。绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：
m(g - a)r - Mf = 2hI/rt2 (2)
Mf与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，
所以可得到近似表达式：
mgr = 2hI/ rt2 (3)
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实验三 刚体转动惯量的测定
转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。
实验目的：
1、 理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法；
2、 熟悉电子毫秒计的使用。
实验仪器：
刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。
仪器描述：
刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含小滑轮）组成。遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每π弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。塔轮上有五个不同半径（r）的绕线轮。砝码钩上可以放置不同数量的砝码，以获得不同的外力矩。
实验原理：
空实验台（仅有承物台）对于中垂轴OO’ 的转动惯量用Jo表示，加上试样（被测物体）后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J1：
J1 = J –Jo (1)
由刚体的转动定律可知：
T r – Mr = Ja (2)
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刚体转动惯量的测定
物本1001班
张胜东（201009110024）
李春雷（201009110059）
郑云婌（201009110019）
刚体转动惯量的测定实验报告
【实验目的】
1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用。
2.用扭摆测定弹簧的扭转常数K和几种不同形状的物体的转动惯量，并与理论值进行比较。
3.验证转动定理和平行轴定理。
【实验仪器】
（1）扭摆（转动惯量测定仪）。
（2）实心塑料圆柱体、空心金属圆桶、细金属杆和两个金属块及支架。
（3）天平。
（4）游标卡尺。
（5）HLD-TH-II转动惯量测试仪（计时精度0.001ms）。
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实验目的：
a．掌握使用转动惯量仪检验刚体的转动定律；
b．学会测定圆盘的转动惯量和摩擦力矩；
c．学习一种处理实验数据的方法——作图法（曲线改直法）
实验仪器：
刚体转动惯量仪、通用电脑毫秒计、水准仪、砝码、游标卡尺
实验原理和方法：
1．刚体转动惯量仪
刚体转动惯量仪结构如图所示。
1．承物台；2．遮光细棒；3．光电门；4．塔轮；5．支架；6．底座调节螺钉；7．滑轮；8．砝码及砝码钩
使用方法：如图所示，取走一个遮光细棒，只留一个遮光细棒并固定在承物台直径的另一端，并只需接通转动惯量仪的1个光电门，随着转动体系的转动，遮光细棒将通过光电门不断遮光，光电门将光信号转变成电信号，送到毫秒计时器的输入端，进行计时，到达预置的角度
时，停止计时。
2．通用电脑毫秒计
通用电脑毫秒计结构如图所示。
A．6位计时数码块；B．2位脉冲个数数码块；C．复位钮；D．信号输入端；E．按键数码盘
通用电脑毫秒计使用方法：
1时间输入方法
a． 接通电源，面板A，B显示88－888888。
b． 按“*”或“#”面板显示P－0164，此时表明输入1个脉冲为计时一次，可输入64个脉冲。
c． 再按一次“*”或“#”键，面板显示88－888888，此时仪器处于等待计时状态。
d． 依次输入脉冲，达到64个脉冲后停止记时，并把各个时间储存在机内。
…… …… 余下全文
