测量转动惯量实验报告
测量转动惯量实验报告
正文：
一、实验目的
本实验旨在测量一个转动惯量，以观测它如何变化，影响及改变转动性能。
二、实验原理
惯量是物体转动运动的一项重要物理量，它反映了物体在受到外力作用时，其转动速度和转动角速度之间的变化，即它反映了物体转动惯性的大小。它与质量和它的形状、尺寸及分布有关，惯量的大小越大，对外力的反应就越慢。
三、实验原理
1. 设备准备：
（1）实验台；
（2）转子；
（3）拉力传感器；
（4）电磁传动装置；
（5）陀螺仪；
（6）数据采集卡；
（7）PC机；
2.实验步骤：
（1）将转子安装在实验台上；
（2）将拉力传感器安装在实验台上；
（3）将电磁传动装置安装在转子上；
（4）将陀螺仪安装在转子上；
（5）将数据采集卡连接到PC机；
（6）启动电磁传动装置，并调节转子的转速；
（7）通过陀螺仪记录转子的角速度；
（8）将拉力传感器的值记录下来，用来计算转子的惯量。
四、实验结果
拉力传感器的数值：
1. 角速度：20°/S
拉力：2N
2. 角速度：50°/S
拉力：7N
3. 角速度：100°/S
拉力：14N
根据实验数据，可以求出转子的惯量为：0.12 kg·m2。
五、结论
本实验测量的转动惯量为0.12 kg·m2。实验结果表明，转动惯量受物理实体的质量及其形状尺寸分布的影响较大，因此，在设计或制造转动物体时，应注意转动惯量相关的影响因素，以改善物体的转动性能。
转动惯量实验报告
转动惯量实验报告 一．实验目的 (1) 学会用落体法转动实验仪测定刚体的转动惯量； (2) 研究刚体的转动惯量与形状、大小及转轴位置的关系。 三．实验仪器描述 本实验所用NNZ-2型刚体转动实验仪由主机和测量仪表与拉线牵引台辅机及待测刚体球、环、盘、棒等组成。主机包括基础转盘和测量传感器；辅机由转数表和计时表、拉线、悬臂及砝码。 四．实验内容 1.测量基础转盘的转动惯量 2.测量圆环(或圆盘)的转动惯量 3.测双球的转动惯量并用球体验证平行移轴定理。 五．测量及实验步骤
1.测量基础转盘的转动惯量： 将主机上的霍尔传感器输出端插头和电磁铁及电插头，插入辅机的对应插口。将砝码托盘上的挂线穿过悬臂上的滑轮并使其一端固定在转轴上。（1）调节好主机和辅机的高度，使拉线与悬臂轴线平行，为此，悬臂上设有两个定位钉，使拉线通过两个定位钉即可。 （2）打开辅机上的电源开关，这时电磁铁会自动将基础转盘锁住。我们已将转数设为16个脉冲，即测量转2周的转动时间。 （3）绕线与测试准备--测试键-完成测试：主机因电磁铁失电而解锁，砝码从静止开始下落，刚体转动2周后，电磁铁自动吸合，重新锁紧转动的刚体，并显示刚体转动2周的下落时间。绕线键-主机解锁，重新绕线，绕线合适位置后完毕按下准备键，仪表全部数据归零，做好测量准备，主机（转动刚体）通过电磁铁被锁紧；按下测试键,再次测试转动2周的时间。 这里要特别强调，绕线到合适位置的含义。因为我们要测出刚体完整转动2周的时间，霍尔传感器给出开始和结束讯号的位置就必须是同一位置，这是减少误差的重要环节。 （4）测试在砝码托盘上放200g砝码，然后点按一下测试键，电磁铁失电，砝码带动刚体作匀加速转动，计时仪表开始计时，当刚体转动2周结束
转动惯量实验报告
篇一：转动惯量的实验分析报告 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k,计算公式为： i1 k?4?2?0.0411*******n?m 2 t1?t2 2 （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。 百分比误差= 理论值-实验值 ?100 理论值 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m滑块=0.2397kg。 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k? 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 21 论值为i1?m1d1，再测量出金属载物盘的转动周期t0及小塑料圆柱的转动周 8 i1 期为t1，利用计算公式k?4?2代入数据即可求出k。 2 t1?t2 2 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i1、t1和t0得到金属载物盘的转动惯量为 i1t1 i0?2,将待测物体放在金属载物盘上，测出其转动惯量周期为t2，再利2 t1?t0 2
转动惯量测量实验报告(共7篇)
篇一：大学物理实验报告测量刚体的转动惯量 测量刚体的转动惯量 实验目的： 1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量； 2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系 3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。 二.实验原理: 1．刚体的转动定律 具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律： m = iβ (1) 利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。 2．应用转动定律求转动惯量 图片已关闭显示，点此查看 如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。 设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at/2。刚体受到张力的力矩为tr和轴摩擦力力矩mf。由转动定律可得到刚体的转动运动方程：tr - mf = iβ。绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到： 22m(g - a)r - mf = 2hi/rt (2) mf与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，所以可得到近似表达式： 2mgr = 2hi/ rt (3) 式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量i。 3．验证转动定律，求转动惯量 从（3）出发，考虑用以下两种方法： 2a．作m – 1/t图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下 落高度h，（3）式变为： 2m = k1/ t (4) 2式中k1 = 2hi/ gr为常量。上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。实验 中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。即若所作的图是直线，便验证了转动定律。 222从m – 1/t图中测得斜率k1，并用已知的h、r、g值，由k1 = 2hi/ gr求得刚体的i。 b．作r – 1/t图法：配重物的位置不变，即选定一个刚体，取砝码m和下落高度h为固定值。将式（3）写为： r = k2/ t （5） 式中k2 = (2hi/ mg)是常量。上式表明r与1/t成正比关系。实验中换用不同的塔轮半径r，测得同一质量的砝码下落时间t，用所得一组数据作r－1/t图，应是直线。即若所作图是直线，便验证了转动定律。
测转动惯量的实验报告
测转动惯量的实验报告 测转动惯量的实验报告 引言 转动惯量是描述物体抵抗转动运动的性质的物理量，它在物体的形状和质量分 布上有所不同。为了研究物体的转动惯量，我们进行了一系列实验。本实验旨 在通过测量不同物体的转动惯量，探究物体形状和质量分布对转动惯量的影响，并验证转动惯量的定义和计算公式。 实验一：转动惯量与物体形状的关系 在第一组实验中，我们选择了三个不同形状的物体：圆盘、长方体和圆柱体。 首先，我们测量了这些物体的质量和尺寸。然后，我们通过将这些物体放置在 转轴上并施加一个旋转力矩，测量了它们的角加速度。根据牛顿第二定律和角 动量定理，我们可以计算出它们的转动惯量。 实验结果表明，转动惯量与物体的形状密切相关。对于相同质量的物体，圆盘 的转动惯量最小，长方体次之，而圆柱体的转动惯量最大。这是因为圆盘的质 量分布在其半径方向上更为均匀，而圆柱体的质量集中在中心轴附近，导致了 转动惯量的增加。这一实验结果与我们的预期相符。 实验二：转动惯量与质量分布的关系 在第二组实验中，我们选择了两个相同形状但质量分布不同的物体：一个均匀 分布质量的圆柱体和一个质量集中在中心轴附近的圆柱体。同样地，我们测量 了它们的质量和尺寸，并通过施加旋转力矩来测量它们的角加速度。 实验结果表明，质量分布的改变会显著影响转动惯量。相同质量的物体中，质 量集中在中心轴附近的圆柱体的转动惯量要大于质量均匀分布的圆柱体。这是
因为质量集中在中心轴附近的物体，其质量距离转轴的距离较小，从而增加了 转动惯量。这一实验结果进一步验证了转动惯量与质量分布的关系。 结论 通过这一系列实验，我们得出了以下结论： 1. 转动惯量与物体的形状密切相关，形状不同会导致转动惯量的差异。 2. 转动惯量与质量分布密切相关，质量集中在中心轴附近的物体转动惯量较大。 3. 转动惯量可以通过测量角加速度和施加力矩来计算，符合牛顿第二定律和角 动量定理。 这些实验结果对于深入理解物体的转动性质和应用于工程设计中的转动系统具 有重要意义。在工程领域中，准确测量和计算转动惯量可以帮助我们设计更稳 定和高效的机械系统。 然而，本实验也存在一些限制。首先，实验中我们假设了转动过程中没有摩擦 和空气阻力的影响，这与实际情况可能会有所不同。其次，我们只选择了几个 简单的物体形状和质量分布进行实验，而在实际应用中，物体的形状和质量分 布可能更加复杂。因此，进一步的研究可以考虑更多的物体形状和质量分布情况，以获得更全面的转动惯量的认识。 总之，通过这一系列实验，我们对转动惯量的定义、计算方法以及与物体形状 和质量分布的关系有了更深入的了解。这些实验结果对于理论研究和实际应用 都具有重要意义，为我们进一步探索和应用转动惯量提供了基础。
转动惯量测量实验报告(共7篇)20页
转动惯量测量实验报告(共7篇)20页 实验名称：转动惯量测量实验 实验目的：通过实验测量旋转物体的转动惯量，并了解柿子童的定理以及有效质量的概念。 实验仪器：旋转定量装置、摩擦转台、测高仪、微型计算机、数据采集卡 实验原理： 转动惯量是物体绕特定轴旋转时的惯性系数，表示物体的旋转固有性质。旋转定量装置把物体固定在转轴上，悬挂一个对应于物体重量的质量，在物体减速旋转时通过计算得出物体的转动惯量。 设物体以角速度ω绕某一定轴转动。质处于离该轴r处，质量为m，则质点的角动量L=mvr，转动惯量为I=mr 2，单位是kg·m2。 转动定量装置有相应的计算公式：I=C·m·(h+d/2)2/T2，其中I为物体的转动惯量，C为常数（由仪器提供），m为质量，h为重心高度，d为转轴的直径，T为物体1圈的时间。 有效质量的概念是指在转动过程中受到外力作用的物体的质量是原来物体质量的一部分。它的大小可以计算为（C+K）m。其中，C是转动定量装置的常数，K是校正因数，m是物体的质量。 实验步骤： 1.安装转动定量装置，将待测物体固定在转轴上 2.测量转轴的直径d和质心的高度h 3.测量悬挂质量的质量m和悬挂高度h’ 4.使物体绕转轴旋转1圈，记录用时T 5.多次测量，求平均值，计算转动惯量I=C·m·(h+d/2)2/T2 6.重复以上实验，修改悬挂质量的质量或质心位置，测量I的变化，比较偏差 7.探究有效质量的概念，计算（C+K）m的大小，并进行比较 实验结果：
将物体的质量m不变，改变质心高度h和转轴直径d大小，观察对转动惯量I的影响。可以发现，两者对I的影响都是与大小成正比的，即h、d越大，I越大；越小，I越小。误差主要来自于读数仪器和实验操作技巧。有效质量的计算结果与实际质量相比，误差范围较小。 通过转动惯量的测量，我们可以对旋转物体的惯性的了解更加多样化，并深入理解惯性的作用与其应用场景。 同时，实验结论可以帮助我们在实际应用场景中更加科学地设计实验方案，并更加深入地理解转动相关的物理知识点。 转动惯量的测量方法可以很好地配合教师对物理知识点的讲解，并实现教学目标的提升。
转动惯量 实验报告
转动惯量实验报告 转动惯量实验报告 引言： 转动惯量是描述物体旋转惯性的物理量，它在刚体力学和旋转动力学中具有重 要的意义。本实验旨在通过测量不同物体的转动惯量，探究转动惯量与物体形状、质量分布以及旋转轴位置的关系。 实验装置与方法： 实验装置包括转动惯量测量仪、不同形状的物体（如圆环、圆盘、长方体等） 以及测量工具（如卷尺、天平等）。首先，将待测物体固定在转动惯量测量仪上，确保物体能够自由旋转。然后，通过改变转动轴的位置，测量物体在不同转动 轴位置下的转动周期和振幅。 实验结果与分析： 通过实验测量，我们得到了不同物体在不同转动轴位置下的转动周期和振幅数据。首先，我们将数据整理成表格，并绘制出转动周期与转动轴位置的关系曲线。根据实验数据的分析，我们发现转动惯量与物体形状、质量分布以及旋转 轴位置密切相关。 1. 形状对转动惯量的影响： 我们选取了不同形状的物体进行实验，包括圆环、圆盘和长方体。通过实验数 据的比较，我们发现相同质量的物体，圆环的转动惯量最大，圆盘次之，长方 体最小。这是因为圆环的质量分布更加集中在离转动轴较远的位置，使得转动 惯量增大；而长方体的质量分布相对均匀，转动惯量较小。 2. 质量分布对转动惯量的影响：
我们选取了两个相同形状但质量分布不同的物体进行实验，比较了它们的转动惯量。结果显示，质量集中在离转动轴较远位置的物体转动惯量较大，而质量分布相对均匀的物体转动惯量较小。这进一步验证了质量分布对转动惯量的影响。 3. 旋转轴位置对转动惯量的影响： 我们固定了一个物体，通过改变旋转轴的位置，测量了不同旋转轴位置下的转动周期和振幅。结果显示，离转动轴较远的位置转动周期较长，振幅较小；而离转动轴较近的位置转动周期较短，振幅较大。这说明旋转轴位置的改变会影响物体的转动惯量。 结论： 通过本次实验，我们得出了以下结论： 1. 转动惯量与物体形状、质量分布以及旋转轴位置密切相关。 2. 相同质量的物体中，质量分布越集中、离转动轴越远的物体转动惯量越大。 3. 改变旋转轴位置会影响物体的转动惯量。 实验中可能存在的误差源： 1. 实验装置的精度限制：转动惯量测量仪的精度限制可能会对实验结果产生一定的影响。 2. 质量测量误差：使用天平测量物体质量时可能存在一定的误差。 3. 转动轴位置测量误差：使用卷尺测量转动轴位置时可能存在一定的误差。改进方案： 为了减小误差，我们可以采取以下改进方案： 1. 使用更加精确的转动惯量测量仪，提高实验装置的精度。
大学物理实验转动惯量的测量(实验报告)
测量物体的转动惯量 1．刚体的转动定律 具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律： M = I β (1) 利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。 2．应用转动定律求转动惯量 如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。 设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a 下落，其运动方程为mg – t=ma ，在t 时间内下落的高度为h=at 2 /2。刚体受到张力的力矩为T r 和轴摩擦力力矩M f 。由转动定律可得到刚体的转动运动方程：T r - M f = I β。绳与塔轮间无相对滑动时有a = r β，上述四个方程得到： m(g - a)r - M f = 2hI/rt 2 (2) M f 与张力矩相比可以忽略，砝码质量m 比刚体的质量小的多时有a< 刚体转动惯量的测定实验报告2篇 实验一：采用悬挂法测定刚体转动惯量 一、实验目的 1. 学习测量刚体的质心位置和转轴的位置。 2. 学习借助实验数据推导直线密集分布的质点转动惯量公式。 3. 通过实验学习刚体转动惯量的测量方法。 二、实验原理 1. 刚体的转动惯量 物体围绕旋转轴转动时，物体的惯性越大，物体的转动越难。当物体惯性越大时，转动惯量也越大。物体围绕旋转轴转动时，物体转动惯量的定义为： I = Σmiri² 其中，m表示物体的质量，r表示物体的质心离旋转轴的距离。 2. 直线密集分布的质点转动惯量公式 一个质量为m，长为L的物体中，满足密集分布的质点，它们的质心离旋转轴的距离为r，那么此物体的转动惯量公式为： I = Σmiri² = mΣri² = m(Σr²) Σr²表示每个质点到旋转轴的距离平方和。 3. 采用悬挂法测定刚体的转动惯量 实验使用悬挂法测定刚体的转动惯量，测定步骤如下： (1) 利用细线将物体悬挂在平衡杆上。 (2) 利用相应的杠杆称来测量物体的重量，此时物体的质心在杆的下方。 (3) 将物体沿竖直方向旋转，并用底部的指示器（如图）记录物体的振动周期。 (4) 将物体沿竖直方向旋转，记录下物体在两个位置的转动周期，用于计算旋转轴的位置。 (5) 用距离表测量出物体质心到旋转轴的距离。 (6) 计算物体的转动惯量。 三、实验器材 1. 刚体（统一物体）：统一吊杆、金属球、转轴、细线、竖直级尺等。 2. 实验仪器和设备：相应的计时器、杠杆称、距离表、指示器等。 3. 实验环境：采用教学实验室。 四、实验步骤和实验数据处理 1. 准备工作 (1) 将距离表和指针从竖直级尺上挂起，调整它们的位置和高度，以便将它们分别与转动轴和统一吊杆的下端对准。 (2) 将一根平衡杆垂直地悬挂在旋转轴的上方，小球挂在平衡杆下方的细线上。 2. 测量物体质心位置 (3) 抬起小球，使其与距离表的指针、旋转轴及统一吊杆的下端对齐。然后放松小球，使其自由振动。 (4) 记录小球在下方振动的时间T1，记录小球在上方振动的时间T2。再进行3次实验，记录下所有数据。 (5) 用公式计算出物体的质心离旋转轴的距离h1和h2。 (6) 取平均值得出物体质心的位置h0：h0=(h1+h2)/2 转动惯量的测量实验报告数据处理 实验目的：通过实验测量旋转体的转动惯量，掌握用陀螺仪测量转动的方法。 实验原理：转动惯量是描述物体相对于旋转轴的旋转惯性的物理量。当外力作用于旋 转体时，旋转体会产生转速，此时会有一个转动惯量作用于旋转体，阻碍其继续旋转。因 此当物体的质量越大或者物体到旋转轴的距离越远时，旋转惯量也就越大。而陀螺仪的原 理是利用旋转惯量的影响来测量角速度。 实验设备：数字陀螺仪、测量木块、计时器、圆盘、测量尺、线杠、液体测量器。 操作步骤： 1、将圆盘放在水平面上，通过线杠和木块将圆盘固定在陀螺仪上。 2、调整陀螺仪，使其位置水平，然后进行零点校准。 3、通过液体测量器测量出木块的质量，并用测量尺测量木块到圆盘边缘的距离，记 录下数据。 4、计时器开始计时，然后用手推动圆盘，使其绕自身的平行轴旋转。 5、在圆盘旋转时，观察陀螺仪的显示，得到圆盘的初始角速度和终止角速度。 6、通过式子：（I=mR^2）/(2t(wf-wi))，计算出圆盘的转动惯量。 实验数据处理： 根据记录下的数据，结合计算公式，可以求出测量圆盘的转动惯量。 假如测量得到的木块质量为250g，距离圆盘边缘的距离为10cm，计时器计时结果为 10秒。圆盘的初始角速度为20rad/s，终止角速度为7rad/s。则可以得到转动惯量如下：I=(0.25kg×0.1m^2)/(2×10s×(20rad/s-7rad/s))=0.037kg·m^2 结论： 通过实验测量得到的圆盘转动惯量为0.037kg·m^2，与理论值相差不大，说明实验方法可靠。在实验中，我们还发现了测量精度与实验条件有关，如调整陀螺仪和圆盘的平衡、测量垂直方向时要保证测量精度等。通过这次实验，我们掌握了用陀螺仪测量转动惯量的 方法，并加深了对转动惯量的物理概念。 实验报告：测量转动惯量 1. 背景 转动惯量是描述物体对转动运动的惯性大小的物理量，它与物体的质量分布和轴线的位置有关。在本实验中，我们将通过测量转轮的转动惯量来探究其与不同参数之间的关系。 2. 实验目的 本实验的目的是测量转轮的转动惯量，并研究其与质量、半径以及形状等因素之间的关系。 3. 实验装置和原理 3.1 实验装置 本实验所需装置包括： •转轮：一个具有可变质量和可调半径的转轮。 •转轴：用于支撑转轮并提供旋转运动。 •弹簧秤：用于测量施加在转轮上的扭矩。 •计时器：用于测定旋转时间。 3.2 实验原理 根据力学原理，对于一个固定轴线上具有质量分布的刚体，其转动惯量可以通过以下公式计算： I=∑m i r i2 其中，m i为刚体上每个微小质点i的质量，r i为该质点到转轴的距离。 在本实验中，我们将通过应用一个给定的扭矩来使转轮旋转，并测量其旋转时间和施加在转轮上的扭矩。根据牛顿第二定律和力矩定义，可以得到以下公式： I=T α 其中，T为施加在转轮上的扭矩，α为转轮的角加速度。 4. 实验步骤 4.1 实验准备 1.将转轴固定在实验台上，并确保其能够自由旋转。 2.将弹簧秤挂在转轮上方，并调整弹簧秤的位置，使其能够施加一个合适的扭 矩。 4.2 测量过程 1.调整转轮的质量和半径，记录下每组参数。 2.施加一个给定的扭矩，并记录下所用时间t。 3.重复以上步骤多次，以获得准确的数据。 5. 数据处理与分析 根据实验步骤中测得的数据，我们可以计算出每组参数下的转动惯量。然后，通过绘制图表来分析不同参数对转动惯量的影响。 下图是一个示例图表： 质量 (kg) 半径 (m) 转动惯量 (kg·m²) 0.1 0.2 0.004 0.2 0.3 0.009 0.3 0.4 0.018 通过观察上述表格，我们可以发现质量和半径的增加都会导致转动惯量的增加。这与转动惯量的计算公式是一致的。 6. 结果与讨论 根据实验数据和分析结果，我们可以得出以下结论： 1.转动惯量与物体的质量和半径有关，质量和半径越大，转动惯量越大。 2.不同形状的物体具有不同的转动惯量，需要进一步研究不同形状对转动惯量 的影响。 7. 实验改进建议 为了进一步提高实验结果的准确性和可靠性，我们可以考虑以下改进措施： 1.使用更精确的测量装置来测定扭矩和时间。 2.增加数据采集点数，以获得更多数据并提高统计学的可靠性。 3.进一步研究不同形状对转动惯量的影响，可以选择不同形状的转轮进行实验。 8. 总结 通过本实验，我们成功地测量了转轮的转动惯量，并研究了其与质量、半径以及形状等因素之间的关系。实验结果表明，质量和半径的增加都会导致转动惯量的增加。这些结果对于进一步理解刚体旋转运动以及应用于工程设计中具有重要意义。 测量转动惯量实验报告 【实验目的】 1.通过实验加深对刚体运动定律的理解 2.学习两种测量刚体转动惯量的实验方法 3.练习用曲线拟合方法处理数据 【实验仪器】 PASCO转动及扭摆实验组件(包含支架、转动传感器、力传感器、铝盘、测试圆环、挂钩、砝码、金属丝等)，550通用接口，Capstone 软件等。 其它:水平尺，螺旋测微计，游标卡尺，钢卷尺，电子天平等 【实验原理】 转动惯量刻画了定轴转动的刚体持转动的能力。转动惯量与刚体的质量分布以及转轴的位置以及取向都有关。比较定轴转动与平移两种运动，我们会发现转动惯量相当于平移中的质量(见表1)。因此转动惯量的测量对研究刚体运动有非常重要的意义。 对于密度均匀且几何形状规则的物体，转动惯量可以用公式直接计算。比如此次实验要测量的圆环，如果密度均匀，则它绕对称轴旋转的转动惯量 其中m为圆环的质量，D, d分别为圆环的外直径与内直径。对于形状或质量分布不规则的物体，则需要用实验的方法测量转动惯量。实验中测量转动惯量常用扭摆、复摆和三线摆等方法。 方法1：利用刚体定轴转动定理T = Iβ。 对刚体施加恒定的力矩T，测出对应的角加速度β，两者之比就是转动惯量I。为了提高测量的准确度，本实验测出一系列力矩T i所对应的角加速度βi，考虑到未知但大小大致不变的摩擦力矩Tμ，用T i = Iβi + Tμ拟合测量数据，得到转动惯量。（需要指出 的是这里的转动惯量是整个系统的转动惯量）。这种方法的优点是可以消除固定摩擦力矩的影响，同时也可以验证转动定理。 方法2：利用扭摆周期。 图1 为扭摆的示意图。当刚体相对平衡位置转动角度θ，扭丝(一般是金属丝)会产生一个恢复力矩T。在扭丝的弹性形变范围内，T与θ成正比(胡克定律)，即T = −kθ，k称为扭力系数。k可以通过实验的方法测量，也可以根据公式计算。根据弹性理论，对圆柱形扭丝，其中L和d分别为扭丝的长度与直径，μ为扭丝材料的剪切模量。根据转动定理有Iθ=−kθ，或者 k=πμd4 32L θ(上有小点)=−ω2θI= k ω2 计算转动惯量。需要指出的是，如果已知转动惯量，上面的公式也可以反推算扭丝的扭力系数，进而得到材料的剪切模量。注意这里的转动惯量也是整个系统的转动惯量。这个方法的优点是操作简单。但要保证测量结果的准确度，需要注意以下两点：(1) 扭丝的扭力系数必须足够准确。扭力系数除了直接测量，也可以用已知转动惯量的 转动惯量的测定实验报告 转动惯量的测定实验报告 引言： 转动惯量是物体在转动过程中抵抗改变其转动状态的性质。在物理学中，转动惯量是描述物体转动惯性大小的物理量。本实验旨在通过测量不同物体的转动惯量，探究物体的形状、质量分布对转动惯量的影响，并验证转动惯量的计算公式。 实验装置和方法： 1. 实验装置：转动惯量测量装置、计时器、质量秤、直尺、物体样品。 2. 实验方法： a. 将转动惯量测量装置固定在水平台上。 b. 选择不同形状的物体样品，如圆柱体、长方体和球体，并测量其质量和尺寸。 c. 将物体样品放置在转动惯量测量装置的转轴上，并使其旋转。 d. 通过计时器测量物体样品旋转一定圈数所需的时间。 e. 根据测量结果计算物体样品的转动惯量。 实验结果与分析： 1. 圆柱体样品： a. 质量：m = 100g b. 高度：h = 10cm c. 半径：r = 3cm d. 转动惯量：I = 1/2 * m * r^2 = 1/2 * 0.1kg * (0.03m)^2 = 4.5 * 10^-5 kg·m^2 2. 长方体样品： a. 质量：m = 150g b. 长度：l = 15cm c. 宽度：w = 5cm d. 高度：h = 2cm e. 转动惯量：I = 1/12 * m * (l^2 + w^2) = 1/12 * 0.15kg * ((0.15m)^2 + (0.05m)^2) = 4.375 * 10^-4 kg·m^2 3. 球体样品： a. 质量：m = 200g b. 半径：r = 4cm c. 转动惯量：I = 2/5 * m * r^2 = 2/5 * 0.2kg * (0.04m)^2 = 2.56 * 10^-4 kg·m^2 通过实验测量得到的转动惯量结果显示，不同形状的物体样品具有不同的转动惯量。圆柱体样品的转动惯量最小，长方体样品的转动惯量次之，球体样品的转动惯量最大。这是因为转动惯量与物体的质量分布和形状有关。圆柱体样品质量主要分布在中心轴附近，质量分布较为均匀，因此转动惯量较小。长方体样品质量分布较为均匀，转动惯量比圆柱体样品大。球体样品质量分布在整个球体内，离转轴越远的质量越大，因此转动惯量最大。 实验误差分析： 在实验过程中，存在一些误差可能对测量结果产生影响。首先，质量和尺寸的测量误差会直接影响转动惯量的计算结果。其次，由于转动惯量测量装置的摩 理论力学转动惯量 实验报告 【实验目的】 1.了解多功能计数计时毫秒仪实时测量（时间）的基本方法 2.用刚体转动法测定物体的转动惯量 3.验证刚体转动的平行轴定理 4.验证刚体的转动惯量与外力矩无关 【实验原理】 1.转动力矩、转动惯量和角加速度关系系统在外力矩作用下的运动方程 T×r+Mμ=Jβ2（1）由牛顿第二定律可知，砝码下落时的运动方程为：mg-T=ma 即绳子的张力T=m(g-rβ2) 砝码与系统脱离后的运动方程 Mμ=Jβ1（2）由方程（1）（2）可得 J=mr(g-rβ2)/(β2-β1) （3）2.角加速度的测量 θ=ω0t+½βt²（4）若在t1、t2时刻测得角位移θ1、θ2 则θ1=ω0 t1+½βt²（5） θ2=ω0 t2+½βt²（6） 所以，由方程（5）、（6）可得 β=2（θ2 t1-θ1 t2）/ t1 t2（t2- t1） 【实验仪器】 1、IM-2刚体转动惯量实验仪(含霍尔开关传感器、计数计时多功能毫秒仪、一根细绳、一个质量为100g的砝码等，塔轮直径从下至上分别为30mm、40mm、50mm、60mm，载物台上的孔中心与圆盘中心的距离分别为40mm、80mm、120mm) 2、一个钢质圆环(内径为175mm，外径为215mm，质量为995g) 3、两个钢质圆柱(直径为38mm，质量为400g) 【实验步骤】 1.实验准备 在桌面上放置IM-2转动惯量实验仪，并利用基座上的三颗调平螺钉，将仪器调平。将滑轮支架固定在实验台面边缘，调整滑轮高度及方位，使滑轮槽与选取的绕线塔轮槽等高，且其方位相互垂直。 通用电脑计时器上光电门的开关应接通，另一路断开作备用。当用于本实验时，设置1个光电脉冲记数1次，1次测量记录大约20组数。 2.测量并计算实验台的转动惯量 1)放置仪器，滑轮置于实验台外3-4cm处，调节仪器水平。设置毫秒仪计数次数为20。 2)连接传感器与计数计时毫秒仪，调节霍尔开关与磁钢间距为0.4-0.6cm，转离磁钢，复位毫秒仪，转动到磁钢与霍尔开关相对时，毫秒仪低电平指示灯亮，开始计时和计数。 3)将质量为m=100g的砝码的一端打结，沿塔轮上开的细缝塞入，并整齐地绕于半径为r的塔轮。 4)调节滑轮的方向和高度，使挂线与绕线塔轮相切，挂线与绕线轮的中间呈水平。 5)释放砝码，砝码在重力作用下带动转动体系做加速度转动。 6)计数计时毫秒仪自动记录系统从0π开始作1π，2π……角位移相对应的时刻。 3.测量并计算实验台放上试样后的转动惯量 将待测试样放上载物台并使试样几何中心轴与转动轴中心重合，按与测量空实验台转动惯量同样的方法可分别测量砝码作用下的角加速度β2与砝码脱离后的角加速度β1，由（3）式可计算实验台放上试样后的转动惯量J，再减去实验步骤2中算得的空实验台转动惯量即可得到所测试样的转动惯量。将该测量值与理论值比较，计算测量值的相对误差。 4.验证平行轴定理 将两圆柱体对称插入载物台上与中心距离为d的圆孔中，测量并计算两圆柱体在此位置的转动惯量，将测量值与理论计算值比较，计算测量值的相对误差。 5.验证刚体定轴转动惯量与外力矩无关 通过改变塔轮直径对转盘施加不同的外力矩，测定在不同外力矩下转盘的转动惯量，与理论值进行比较，在一定允许的误差范围内验证结论。 【实验数据与处理】 1.测量空盘的转动惯量 塔轮半径r=40mm 砝码100g 测量刚体的转动惯量实验报告 篇一：刚体转动惯量的测定实验报告 刚体转动惯量的测定 物本1001班 张胜东（201009110024） 李春雷（201009110059） 郑云婌（201009110019） 刚体转动惯量的测定实验报告 实验目的 1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用。 2.用扭摆测定弹簧的扭转常数K和几种不同形状的物体的转动惯量，并与理论值进行比较。 3.验证转动定理和平行轴定理。实验仪器 （1）扭摆（转动惯量测定仪）。 （2）实心塑料圆柱体、空心金属圆 桶、细金属杆和两个金属块及支架。（3）天平。（4）游标卡尺。（5）HLD-TH-II 转动惯量测试仪（计时精度 ） 。 实验原理 1. 扭摆 扭摆的构造如图所示，在垂直轴 1 上装有一根薄片状的螺旋弹簧2，用以产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，以降低磨擦力矩。3 为水平仪，用来调整系统平衡。 将物体在水平面内转过一角度θ 后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运将物体在水平面内转过一角度θ后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度θ成正比，即 b M＝－Kθ （1）式中，K为弹簧的扭转常数，根据转动定律M＝Iβ 式中，I为物体绕转轴的转动惯量，β为角加速度，由上式得? 令?2 ? M （2） ? K ,忽略轴承的磨擦阻力矩，由（1）、（2）得d2?K2 （3）??2 Idt 上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为： θ＝Acos （4） 式中，A为谐振动的角振幅，φ为初相位角，ω为角速度，此谐振动的周期为 T? 2? ? 转动定律实验报告 篇一：刚体转动惯量的测定_实验 报告 实验三刚体转动惯量的测定 转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。 实验目的： 1、理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法； 2、熟悉电子毫秒计的使用。 实验仪器： 刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。 仪器描述： 刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含 小滑轮）组成。遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每π弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。塔轮上有五个不同半径（r）的绕线轮。砝码钩上可以放置不同数量的砝码，以获得不同的外力矩。 实验原理： 空实验台（仅有承物台）对于中垂轴OO’的转动惯量用Jo表示，加上试样（被测物 体）后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J1 ： J1 = J –Jo(1) 由刚体的转动定律可知： T r – Mr = J?(2) 其中Mr为摩擦力矩。 而 T = m(g -r?) (3) 其中 m ——砝码质量 g ——重力加速度 ? ——角加速度 T ——张力 1．测量承物台的转动惯量Jo 未加试件，未加外力（m=0 , T=0） 令其转动后，在Mr的作用下，体系将作匀减速转动，?=?1，有 -Mr1 = Jo?1 (4) 加外力后，令? =?2 m(g –r?2)r –Mr1 = Jo?2(5) （4）（5）式联立得 Jo= ?2mgr ?mr2 (6) ?2??1?2??1 测出?1 , ?2，由（6）式即可得Jo 。 2．测量承物台放上试样后的总转动惯量J，原理与1.相似。加试样后，有 -Mr2=J?3 (7)m(g –r?4)r –Mr2= J?4(8) 实验报告 测量转动惯量 一、实验目的 1．加强理解刚体转动惯量及其物理意义； 2．学习掌握测定刚体转动惯量的原理和实验方法； 3．通过实验分析影响刚体转动惯量的因素（总质量、质量分布、轴位置）； 二、实验原理 1、根据刚体的定轴转动定律，当刚体绕固定轴转动时有M=Jβ。 2、将不加任何测试件时测试仪绕回转轴转动的转动惯量设为J0， 而将载有带测量试件后系统的总转动惯量设为J 总 ，则根据转动惯量的叠加原理有 J X=J总−J0 3、还要考虑到摩擦力矩Mμ，由M−Mμ=Jβ得M=Jβ+Mμ，由于摩擦力矩可以认为是恒定的，所以我们可以多次改变力矩大小，测得相应的角速度，作出β−M图像，由上可知直线斜率即为刚体对回转轴的转动惯量J，而纵轴截距则是摩擦力矩Mμ。 4、设细绳上张力为T2，绕塔轮半径为R，有M=T2×R，设滑 轮的半径为r，转动惯量为J 轮 ，转动时绳子对砝码拉力为T1,砝码加速度为a，对砝码受力分析得mg−T1=ma，对滑轮受力分析有： T1r−T2r=J 滑轮a r 。两个式子联立消去T1，同时又将圆盘转动惯量 公式J 滑轮=1 2 m 滑轮 r2代入得出：T2=m[g−(1+1 2 m 滑轮 m )a]。 5、本实验中，(1+1 2m 滑轮 m )a<0.03g所以可近似取T2≈mg，于 是有M≈mgR。 三、实验过程总结与感想 1、首先将载重拿下，将水准泡放在台上，调节下面的三个旋钮将平台调水平（所用仪器有一旋钮扭不动，导致可能调的不是很水平） 2、将细线一端绕某一塔轮打结（不太容易，花了好长时间，打两个结会比较牢固，以防止滑动），另一端绕过滑轮（滑轮要调节至使绳子水平，否则不止会影响测量结果，还会导致绳子不好绕回塔轮上），系上砝码（如果平时穿针引线不熟练尽快换个好点的绳子，否则磨蹭半天会浪费时间。P.S.穿好一次之后可以将绳子部分先放到砝码中，然后再通过孔穿入小台，不必每次都解开绳子重绑）。 3、机器操作按操作书上步骤来即可，在实验时出了一点小问题，光电门1坏掉了没反应，切换为光电门二。 4、如此这样更改砝码质量每一组测五次，共六组，从机器读取数据，并利用公式算出相应的力矩M（在测量时注意拧紧悬臂上的螺钉，否则螺钉与光电门碰撞会影响测量结果，可以听到叮叮的声响） 5、测量圆环转动惯量，只需把圆盘固定到悬臂上，其余步骤相同。 四、数据处理 1.本底转动惯量J0的测量刚体转动惯量的测定实验报告2篇
转动惯量的测量实验报告数据处理
测量转动惯量实验报告
转动惯量实验报告
转动惯量的测定实验报告
转动惯量的测定实验报告
测量刚体的转动惯量实验报告
转动定律实验报告
基础物理实验报告转动惯量