实验报告1

刚体的转动惯量

实验原理

1．刚体的转动定律 M = Iβ (1)

2．应用转动定律求转动惯量

m(g - a)r - Mf = 2hI/rt2 (2) mgr = 2hI/ rt2 (3) 3．验证转动定律，求转动惯量 M = K1/ t2 (4) r = K2/ t （5）

实验仪器

刚体转动仪，滑轮，秒表，砝码 刚体转动仪： 包括：

A.、塔轮，由五个不同半径的圆盘组成。上面绕有挂小砝码的细线，由它对刚体施加外力矩。

B、对称形的细长伸杆，上有圆柱形配重物，调节其在杆上位置即可改变转动惯量。与A和配重物构成一个刚体。

C.、底座调节螺钉，用于调节底座水平，使转动轴垂直于水平面。 此外还有转向定滑轮，起始点标志，滑轮高度调节螺钉等部分。 实验内容

1.调节实验装置：调节转轴垂直于水平面

调节滑轮高度，使拉线与塔轮轴垂直，并与滑轮面共面。选定砝码下落起点到地面的高度h，并保持不变。

2.观察刚体质量分布对转动惯量的影响

取塔轮半径为3.00cm，砝码质量为20g，保持高度h不变，将配重物逐次取三种不同的位置，分别测量砝码下落的时间，分析下落时间与转动惯量的关系。本项实验只作定性说明，不作数据计算。 3.测量质量与下落时间关系：

测量的基本内容是：更换不同质量的砝码，测量其下落时间t。

用游标卡尺测量塔轮半径，用钢尺测量高度，砝码质量按已给定数为每个5.0g；用秒表记录下落时间。

将两个配重物放在横杆上固定位置，选用塔轮半径为某一固定值。将拉线平行缠绕在轮上。逐次选用不同质量的砝码，用秒表分别测量砝码从静止状态开始下落到达地面的时间。对每种质量的砝码，测量三次下落时间，取平均值。砝码质量从5g开始，每次增加5g，直到35g止。

用所测数据作图，从图中求出直线的斜率，从而计算转动惯量。 4.测量半径与下落时间关系

测量的基本内容是：对同一质量的砝码，更换不同的塔轮半径，测量不同的下落时间。

将两个配重物选在横杆上固定位置，用固定质量砝码施力，逐次选用不同的塔轮半径，测砝码落地所用时间。对每一塔轮半径，测三次砝码落地之间，取其平均值。注意，在更换半径是要相应的调节滑轮高度，并使绕过滑轮的拉线与塔轮平面共面。由测得的数据作图，从图上求出斜率，并计算转动惯量。 实验结果

测量质量与下落时间关系

半径对转动惯量的影响

观察刚体质量分布对转动惯量的影响

质量越集中，转动惯量越小，越远离轴心，转动惯量越大 小结

误差分析：实验的仪器误差，实验环境的误差等

结论;当砝码的质量越大是时间越短，r与1/t成正比关系，质量越集中，转动惯量越小，越远离轴心，转动惯量越大 思考题

由实验数据所作的m-(1/t)2图中，如何解释在m轴上存在截距？

答：实验难免会出现，摩擦，空气阻力等来影响实验，再者还有绳等的质量未算在类，也有一定的影响。