扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

1、物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、【實(shí)驗(yàn)名稱】一、【實(shí)驗(yàn)名稱】扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量二、【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹慷?、【?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、測定扭擺彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K。2、測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并與理論值進(jìn)行比較。3、改變滑塊在金屬細(xì)桿上的位置，驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理。三、【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)原理】扭擺的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，將物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過一角度?后，在彈簧的恢復(fù)力矩作用下，物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)胡克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩M與

2、所轉(zhuǎn)過的角度?成正比，即M=?K?（2.1）根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律：M=J?得（2.2）IM??令，由式（2.1）、（2.2）得：IK?2??????222?????IKdtd上述方程表示扭擺運(yùn)動(dòng)具有角簡諧振動(dòng)的特性，此方程的解為：)tcos(A?????此諧振動(dòng)的周期為：（2.3）KIT???22??（2.4）224TKIπ?圖2.1圖2TH－2型轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測量儀面板示意圖主機(jī)采用新型的單片機(jī)作控制系統(tǒng)，用于測量物體轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)的周期，以及旋轉(zhuǎn)體的

3、轉(zhuǎn)速，能自動(dòng)記錄、存儲多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并能夠準(zhǔn)確地計(jì)算多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值。光電傳感器主要由紅外接收管組成，將光信號轉(zhuǎn)換為脈沖電信號，送入主機(jī)工作。因人眼無法直接觀察儀器工作是否正常，可用遮光物體往返遮擋光電探頭發(fā)射光束通路，檢查計(jì)時(shí)器是否開始計(jì)數(shù)。為防止過強(qiáng)光線對光電探頭的影響，光電探頭不能置放在強(qiáng)光下，實(shí)驗(yàn)時(shí)采用窗簾遮光，確保計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。3儀器使用方法TH－2型轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測量儀面板如圖2所示。（1）調(diào)節(jié)光電傳感器在固定支架上的高度，使被測物

4、體上的擋光桿能自由地通過光電門，再將光電傳感器的信號傳輸線插入主機(jī)輸入端（位于測試儀背面）。（2）開啟主機(jī)電源，“擺動(dòng)”指示燈亮，參量指示為“P1”、數(shù)據(jù)顯示為“”。（3）本機(jī)設(shè)定扭擺的周期數(shù)為10，如要更改，可按“置數(shù)”鍵，顯示“n=10”，按“上調(diào)”鍵周期數(shù)依次加1，按“下調(diào)”鍵周期數(shù)依次減1，周期數(shù)可在1–20范圍內(nèi)任意設(shè)定，再按“置數(shù)”鍵確認(rèn)。更改后的周期數(shù)不具有記憶功能，一旦切斷電源或按“復(fù)位”鍵，便恢復(fù)原來的默認(rèn)周期數(shù)。（4

5、）按“執(zhí)行”鍵數(shù)據(jù)顯示為“000.0”表示儀器已處在等待狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)被測的往復(fù)擺動(dòng)物體上的擋光桿第一次通過光電門時(shí)，儀器即開始連續(xù)計(jì)時(shí)直到儀器所設(shè)定的周期數(shù)時(shí)便自動(dòng)停止計(jì)時(shí)，由“數(shù)據(jù)顯示”給出累計(jì)的時(shí)間，同時(shí)儀器自動(dòng)計(jì)算周期予以儲iC存，以供查詢和作多次測量求平均值。至此，P1（第一次測量）測量完畢。（5）按“執(zhí)行”鍵，“P1”變?yōu)椤癙2”，數(shù)據(jù)顯示又回到“0.000”，儀器處在第二次測量狀態(tài)。本機(jī)設(shè)定重復(fù)測量的最多次數(shù)為5次，即(P