PDF《实验一 测量刚体的转动惯量》

1 个圆盘,1 个圆环,两个圆柱;

试样上标有几何尺 寸及质量,便于将转动惯量的测试值与理论计算值比较.圆柱试样可插入载物台上的不 同孔,这些孔离中心的距离分别为 45,60,75,90,105mm,便于验证平行轴定理.铝制小滑 轮的转动惯量与实验台相比可忽略不记.一只光电门作测量,一只作备用,可通过智能 计时计数器上的按钮方便的切换. 图1转动惯量实验组合仪 智能计时计数器如图

2 所示: 图2智能计时计数器 智能计时计数器可测量时间、速度、加速度等多种物理量.在本实验中利用单电门、多 脉冲测量时间. 上电开机后显示 智能计数计时器 成都世纪中科 画面延时一段时间后,显示操作 界面:上行为测试模式名称和序号,例:

1 计时 表示按模式选择/查询下翻按钮选择 测试模式.下行为测试项目名称和序号,例: 1-1 单电门 表示项目选择/查询上翻 按钮选择测试项目. 选择好测试项目后,按确定键,LCD 将显示 选A通道测量 ,然后通过按模式 选择/查询下翻按钮和项目选择/查询上翻按钮进 A 或B通道的选择, 选择好后再次按下确认 键即可开始测量.一般测量过程中将显示 测量中***** ,测量完成后自动显示测量值,若 该项目有几组数据, 可按查询下翻按钮或查询上翻按钮进行查询, 再次按下确定键退回到项 目选择界面.如未测量完成就按下确定键,则测量停止,将根据已测量到的内容进行显示, 再次按下确定键将退回到测量项目选择界面. 【实验内容】

1、实验准备 在桌面上放置 ZKY-ZS 转动惯量试验仪,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, 使滑轮槽与选取的线绕塔轮槽等高, 且其方位相互垂直,并且用数据线将智能计时计数器中 A 或B通道与转动惯量实验仪其中 一个光电门相连.

2、利用天平测量砝码和样品的质量,游标卡尺测用样品的尺寸.

3、测量并计算实验台的转动惯量 J1 (1)测量 β1 上电开机后 LCD 显示 智能计数计时器 成都世纪中科 欢迎界面延时一段时间后, 显示操作界面: ①选择 计时 1―2 多脉冲 . ②选择通道. ③用手轻轻拨动载物台,使实验台有一初始转速并在摩擦阻力矩作用下作匀减速运动. ④按确认键进行测量. ⑤载物盘转动

15 圈后按确认键停止测量. ⑥查阅数据,并将查阅到的数据记入表格中;

采用逐差法处理数据,将第

1 和第

5 组,第2和第

6 组……,分别组成至少

4 组,用(9) 式计算对应各组的 β1 值,然后求其平均值作为 β1 的测量值. ⑦按确认键后返回 计时 1―2 多脉冲 界面. (2)测量 β2 ①选择塔轮半径 R 及砝码质量,将1端打结的细线沿塔轮上开的细缝塞入,并且不重 叠的密绕于所选定半径的轮上, 细线另

1 端通过滑轮后连接砝码托上的挂钩, 用手将载物台 稳住;

②重复(1)中的

2、

3、4 步 ③释放载物台,砝码重力产生的恒力矩使实验台产生匀加速转动;

记录至少

8 组数据后 停止测量.查阅、记录数据于表格中并计算 β2 的测量值. 由(4)式即可算出 J1 的值.

4、测量并计算实验台放上试样后的转动惯量 J2 ,计算试样的转动惯量 J3 并与理论值 比较.将待测试样放上载物台并使试样几何中心轴与转轴中心重合,按与测量 J1 同样的方 法可分别测量未加法码的角加速度 β3 与加砝码后的角加速度 β4.由(5)式可计算 J2 的值, 已知 J1 、J2 ,由(6)式可计算试样的转动惯量 J3 . 已知圆盘、圆柱绕几何中心轴转动的转动惯量理论值为: