扭擺法驗證轉動慣量平行軸定理第1頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月前言轉動慣量是描述剛體轉動慣性大小的物理量，是研究和描述剛體轉動規(guī)律的一個重要物理量。它不僅取決于剛體的總質量，而且與剛體的形狀、質量分布以及轉軸位置有關。對于質量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以通過數學方法計算出它繞給定轉動軸的轉動慣量。對于質量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數學方法計算其轉動慣量是相當困難的，通常要用實驗的方法來測定其轉動慣量。

第2頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗目的理解轉動慣量的概念和平行軸定理的物理意義。觀察剛體的扭轉擺動現象，了解和掌握測量剛體轉動慣量的原理和方法。驗證轉動慣量的平行軸定理。第3頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月常見規(guī)則剛體的轉動慣量第4頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗儀器待測物體垂直軸螺旋彈簧底腳螺絲支架底座金屬托盤第5頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗儀器智能轉動慣量測定儀光電門第6頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗基本思想可能性如果已知K，則測得周期T就可以得轉動慣量J。問題不知道K?？蛰d時，還有托盤和支架，也有轉動慣量。辦法空載時測量一次周期，加已知轉動慣量的剛體再測一次周期，這樣就可以同時確定K

和托盤支架的轉動慣量了。第7頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月測定扭擺的扭轉系數解方程組第8頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月測量剛體轉動慣量方案定標后的實測測總周期T總計算J總計算J待測體無托盤時測量：第9頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗原理

物體裝在一扭擺彈簧上，根據虎克定律，當物體在水平面內轉過θ角后彈簧產生恢復力矩M：在此力矩作用下物體轉動，由轉動定律有令得剛體扭擺運動的微分方程：第10頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗原理 可知，扭擺運動具有簡諧振動的特性，振動周期為：如果已知K，則測得周期T就可以計算得轉動慣量I。如何求出彈簧的扭轉系數K?第11頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗內容 計算各物體轉動慣量的理論值根據各待測物轉動慣量計算公式，測量各物體有關幾何尺寸及質量，各測量三次取平均值。扭轉常數K的確定①調整扭擺基座底角螺絲，使水準儀中的氣泡居中。②裝上金屬載物盤，并調整光電探頭的位置，使載物盤上的擋光桿處于其缺口中央且能遮住發(fā)射、接收紅外光線的小孔，測定其擺動周期T0。③將塑料圓柱體垂直放在載物盤上，測定擺動周期T1。④由T0、T1及塑料圓柱轉動慣量的理論值I1計算扭擺的扭轉常數K。第12頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月注意事項 由于彈簧的扭轉常數K值不是固定常數，它與擺動角度略有關系，實驗中擺角在90o左右為宜。

光電探頭宜放置在擋光桿的平衡位置處，擋光桿不能和它相接觸，以免增大摩擦力矩。機座應保持水平狀態(tài)。圓柱、圓筒放置時要放正不可斜放。在安裝待測物體時，其支架必須全部套入扭擺主軸，并將止