扭摆法测物体的转动惯量（实验报告评分标准）

一 实验预习（20分）

 学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤 ⑤自行设计实验数据记录表格等五部分。 以各项表述是否清楚、完整，版面是否整洁分三段给分。

预习报告不合格者，不允许进行实验。该实验应重新预约，待实验室安排时间后进行实验（实验前还应预习实验）。

二 实验操作过程（20分）

   学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定待测物体外形尺寸，用天平测出相应质量，填入表格：第二步调节扭摆仪顶面水平（水泡居中），用转动惯量测试仪分别测定各待测物体的摆动周期，填入对应的表格中；第三步实验仪器整理。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三段给分。

三 实验纪律（10分）

   学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否在实验结束后将仪器整理整齐，是否有大声喧哗、打闹现象。分三段给分。

     以上三项成绩不足30分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生课后完成一份完整的实验报告。

四、数据记录及处理（35分）

1 数据记录是否与课堂实验记录一致，书写是否准确，分三段给分。

2数据记录及处理

学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数，分三段给分。

二、思考题（10分）

    学生在实验结束后，应完成相应的思考题，抄写题目并回答。按照问题回答是否准确，有自己的见解，分三段给分。

三、格式及版面整洁（5分）

   按照学生实验报告书写是否整洁，分三段给分。

扭摆法测物体的转动惯量（实验技能测试评分标准）

    学生进入实验室，用15分钟的时间看书，15分钟之后将书收起来，开始进行实验测试。测试期间禁止看书。评分标准如下：

一 实验操作部分（70分）

第一步：测量待测物体的外形尺寸和质量

1测量尺寸。用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定待测物体外形尺寸，注意不同精度测量仪器的正确使用及其测量值的有效位数。分四步给分。

2测量质量。用天平测出物体的质量时，注意天平的正确使用及其读数问题，拾取砝码时必须使用镊子。分四步给分。

第二步：测量待测物体的摆动周期

1扭摆仪的调节。根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平，水泡居中。分二步给分。

2转动惯量测量仪及其光电传感器的调节。注意仪器的正确使用，包括功能、置数、执行和查询按钮的正确使用；使用时，调节光电传感器在固定支架上的高度，使挡光杆自由往返通过光电门。分四步给分。

3测量待测物体的摆动周期。能正确卡紧各待测物体在扭摆仪垂直轴上，熟练测定各物体的摆动周期，同时记录实验数据、记录无误。分四步给分。

第二步：仪器整理。是否能够将扭摆仪和转动惯量测量仪归位，整理好长度和质量测量仪器，并将各被测物体摆放整齐。分四步给分。

二、实验报告及数据分析部分（30分）

1、实验目的、简单原理介绍是否清晰、整齐。分四步给分。

2、是否有准确的实验步骤、数据表格，且清晰、整齐。分四步给分。

3、实验数据处理是否正确，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有效数字位数。分四步给分。

第二篇：扭摆法测物体转动惯量实验报告 四川大学

扭摆法测物体的转动惯量

转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的大小除与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度）有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可直接计算出它绕特定轴的转动惯量。但在工程实践中，我们常碰到大量形状复杂，且质量分布不均匀刚体，理论计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定。

转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。

【实验目的】

1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用；

2.利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量 和扭摆弹簧的扭摆常数 。

【实验原理】

本实验使物体作扭转摆动，测定摆动周期和其它参数，从而计算出刚体的转动惯量。扭摆的构造如图2.1所示。垂直轴上装有金属细杆，水平仪通过调节仪器底座上的三螺钉使顶面水平，螺旋弹簧用以产生恢复力矩，使垂直轴上装的待测物体作简谐振动。

扭摆的简谐振动：将待测物体装在垂直轴上，并转过一定角度 ，在弹簧的恢复力矩作用下，物体开始绕垂直轴作往返运动。根据胡克定律知：

(2-1)

为弹簧的扭转系数，根据转动定律得：

(2-2)

为转动惯量， 为角加速度。令 ，忽略轴承的摩擦力和空气阻力，则有： (2-3)

上式表明物体的扭摆运动具有角简谐运动的特性，此方程的解为：

(2-4)

此简谐振动的周期为：

(2-5)

所以，只要测得物体扭摆的摆动周期 ，并且转动惯量 和 中任何一个量可知，即可算出另一个量。

本实验通过已知转动惯量 的塑料圆柱体(几何形状规则， 可根据理论公式计算)，分别测出载物盘、塑料圆柱体放在载物盘、金属圆筒放在载物盘、木球、金属细杆的摆动周期，便可求出扭摆弹簧的扭摆常数 和转动惯量的实验值。

【实验仪器】

扭摆、转动惯量测试仪、金属载物盘、塑料圆柱体、金属圆筒、木球、金属细杆、天平、砝码、游标卡尺、钢尺、高度尺。

【实验步骤】

1.用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定物体外形尺寸，用天平测出相应质量，填入表格。

2.根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平，水泡居中。

3.将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上，调整挡光杆位置，测出其摆动周期 (3次，求平均)。

4.将塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期 (3次，求平均)。

5.取下塑料圆柱体，在载物盘上放上金属圆筒测出振动周期 (3次，求平均)。

6.取下载物盘，测定木球及支架的摆动周期 (3次，求平均)。

7.取下木球，将金属细杆和支架中心固定，测定其摆动周期 (3次，求平均)。

8.做完实验后，整理实验仪器，处理数据，完成实验报告。

【注意事项】

1.弹簧扭转常数与摆动角度有关，使摆角固定在90?左右。

2.光电探头宜放在挡光杆平衡处，但切忌与杆发生摩擦。

3.机座应保持水平状态。

4.安装待测物时，应将止动螺丝旋进。

5.称金属细杆与木球质量时，必须取下支架。

【实验结果与数据处理】

1.由载物盘转动惯量 、塑料圆柱体的转动惯量理论值 及塑料圆柱体放在载物盘上总的转动惯量 ，计算扭转常数

。

2.计算各种物体的转动惯量，并与理论值进行比较，求出百分误差。

【思考题】

写出计算金属载物盘、金属圆筒物体转动惯量实验值与理论值的详细求解过程，扭摆弹簧的扭摆常数的详细求解过程。