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大学物理实验报告

专业班级：自动化0222 姓 名： ******* 学 号：08033333333 日 期：2009.11.28

大学物理实验

实验设计思想和实现方法

（1）基本原理

转动惯量的测量，基本实验方法是转换测量，使物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的关系，进行转换测量。

实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系T?2?（2）间接比较法测量，确定扭转常数K 已知标准物体的转动惯量I1，被测物体的转动惯量I0；被测物体的摆动周期T0，标准物体的摆动周期T1。通过间接比较法可测得

I来测量转动惯量。 kT02I0?I12

T1?T02也可以确定出扭转常数K

k?4?2I1

T12?T02扭摆的构造 1－垂直轴，2－蜗簧，3－水平仪 定出仪器的扭转常数k值，测出物体的摆动周期T，就可计算出转动惯量I。

（3）“对称法”验证平行轴定理

平行轴定理：若质量为m的物体（小金属滑块）绕通过质心轴的转动惯量为I0时，当转轴平行移动距离x时，则此物体的转动惯量变为I0+mx2。为了避免相对转轴出现非对称情况，由于重力矩的作用使摆轴不垂直而增大测量误差。实验中采用两个金属滑块辅助金属杆的对称测量法，验证金属滑块的平行轴定理。这样，I0为两个金属滑块绕通过质心轴的转动惯量，m为两个金属滑块的质量，杆绕摆轴的转动惯量I杆，当转轴平行移动距离x时（实际上移动的是通过质心的轴），测得的转动惯量

I＝I杆+I0+mx2

两个金属滑块的转动惯量

Ix＝I－I杆＝I0+mx2

（4）光电转换测量周期

光电门和电脑计数器组成光电计时系统，测量摆动周期。光电门（光电传感器）由红外发射管和红外接受管构成，将光信号转换为脉冲电信号，送入电脑计数器测量周期（计数测量时间）。

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转动惯量的测定

实验名称 实验时间 实验类别 指导老师 一．实验目的

用扭矩摆法测定物体转动惯量 2009.12.1 设计性实验 实验地点 温度 18℃ 物理实验室302 湿度 54%RH 成 绩 1. 学习用扭矩摆法测定物体转动惯量的基本原理。

2. 熟悉掌握TH-I型智能转动惯量实验仪的原理、使用方法。 二．实验仪器

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

1．扭摆及几种有规则的待测转动惯量的物体

实心塑料圆柱体、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆，杆上有两块可以自由移动的金属滑块。

2．转动惯量测试仪

由主机和光电传感器两部分组成。

主机采用新型的单片机作控制系统，用于测量物体转动和摆动的周期，以及旋转体的转速，能自动记录、存贮多组实验数据并能够精确地计算多组实验数据的平均值。

光电传感器主要由红外发射管和红外接收管组成，将光信号转换为脉冲电信号，送入主机工作。因人眼无法直接观察仪器工作是否正常，但可用遮光物体往返遮挡光电探头发射光束通路，检查计时器是否开始计时和到预定周期数时，是否停止计时。为防止过强光线

对光探头的影响，光电探头不能置放在强光下，实验时采用窗帘遮光，确保计时的准确。

TH-I型智能转动惯量实验仪的使用方法：

（1）调节光电传感器在固定支架上的高度，使被测物体上的挡光杆能自由地通过光电门，再将光电传感器的信号传输线插入主机输入端（位于测试仪背面）。

（2）开启主机电源，“摆动”指示灯亮，参量指示“P1”、数据显示为“一―――”。 （3）本机默认设定扭摆的周期数为10，如要更改，按“置数”键，显示“n＝10”，按“上调”键，周期数依次加1，按“下调”键，周期数依次减1，周期数只能在1~20范

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