转动惯量的测量实验分析报告
一、数据处理
(1)用游标卡尺、米尺、天平分别测出待测物体的质量和必要的几何尺寸。如塑料圆柱的直径,金属圆筒的内、外径,木球的直径以及金属细杆的长度等。
(2)计算扭摆弹簧的扭转常数,计算公式为:
(3)测定塑料圆柱、金属圆筒、木球与金属细杆的转动周期,计算转动惯量的实验值,并与理论值相比较,求出百分比误差。
以上各测量值均记录在表3-2-1中,具体计算公式也包含在表格中。
表3-2-1 刚体转动惯量的测定
(4)验证平行轴定理。改变滑块在金属细杆上的位置,测定转动周期,测量数据记录在表3-2-2中。计算滑块在不同位置出系统的转动惯量,并与理论值比较,计算百分比误差。其中测得。
表3-2-2 平行轴定理的验证
从以上实验结果可知,实验结果与理论计算结果百分比误差在百分之十以内,理论值与实验值的拟合较为合理,可有效地验证测定刚体的转动惯量并验证平行轴定理。
其中,误差来源主要有以下几点:
(1)圆盘转动的角度大于90度,致使弹簧的形变系数发生改变 。
(2)没有对仪器进行水平调节。
(3) 圆盘的固定螺丝没有拧紧 。
(4) 摆上圆台的物体有一定的倾斜角度。
三、思考题
(一)预习思考题
1、如何测量扭摆弹簧的扭转系数?
答:先测出小塑料圆柱的几何尺寸及质量,得到小塑料圆柱的转动惯量理论值为,再测量出金属载物盘的转动周期及小塑料圆柱的转动周期为,利用计算公式代入数据即可求出。
2.如何测定任意形状的物体绕特定轴转动的转动惯量?
答:利用题1中测得的得到金属载物盘的转动惯量为,将待测物体放在金属载物盘上,测出其转动惯量周期为,再利用计算公式即可得到该物体的转动惯量。
3.数字计时仪的仪器误差为0.01s,试验中为什么要测量10个周期?
答:实验中除了仪器误差外,还有其他误差,如随机误差、系统误差等。不一定要测量10个周期,只是10个周期来计算的话可大大减少误差,也可以多测几个周期,但限于人力和资源的使用,一般测量10个周期就可以达到精度了。
…… …… 余下全文