物理演示实验报告——滚柱式转动惯量演示 13021044 王明明

同济大学物理演示实验内容

普通物理B考试涉及的物理演示实验项目——2013~2014学年第二学期1.等质量四筒比滚演示实验实验步骤：使4个滚筒从上端同一高度一起往下滚，观察滚筒运动规律。

哪个滚动最快？哪个滚动最慢？问题：滚筒滚动速度和什么因素有关？如何解释其中的物理规律？质量越集中在轴心，转动惯量越小，滚动速度越快。

2.角动量叠加与守恒演示实验角动量叠加物体转动时，具有角动量，角动量的方向是右手螺旋方向，即右手四个手指顺着物体转动方向握去，翘起的大拇指方向就是角动量方向。

角动量是矢量，而不是标量，作出这个论断的实验证明之一是：当一个物体具有两个不同方向的角动量时，它的总角动量是两个分角动量的矢量和，而不是标量和。

本实验将演示这个性质。

1. 实验步骤：·先开电动机，使转碟转动起来，产生一个水平指向的角动量 L1·然后用手推动底座大圆盘逆时针转动，使转碟又具有一个向上的角动量 L2 。

因此，转碟的总动量 L 等于 L1 和 L2 的矢量和，其方向指向左上方，于是，转碟的旋转面将改变为指向左上方角动量守恒实验3.麦克斯韦轮演示实验4.转动定律演示实验角加速度与力矩和转动惯量的关系M=Ja5.煤油驻波演示实验仪器：昆特管操作方法：1. 将信号源电压输出调至最低，打开信号源；2. 信号频率调至某一参考值附近，调节频率微调旋钮至管内形成驻波。

此时能看到激起的片状水花（若现象不明显可适当增大电压值）；3. 依次观察在各参考频率下管内出现驻波的情况；4. 测量出某频率下驻波两相邻波腹的距离（半波长），以便根据公式算出波速。

注意事项：1. 改变频率之前先降低输出电压，调好频率后再增大电压，以免声音太大。

2. 注意提醒学生，声波是一种纵波，观察纵波的驻波现象。

3. 在出厂前，形成驻波的频率都经过测试标在仪器平板的表面，频率可根据标示值选择，也可在大约 180 赫兹、 280 赫兹、 360 赫兹、 420 赫兹左右选择。

物理实验——转动惯量实验报告

3、光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩；
4、机座应保持水平状态；
5、圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。
2、连续测量摆动 50 次所需时间，共 5 次，每次之值相差应小于 1s。
3、放置圆环时，应使环心与下盘中心复合。
扭摆法：
注意事项：
1、由于弹簧的扭转常数 K 值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在90度左右时基本相同，在小角度时变小；
2、为了降低试验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小，摆幅Байду номын сангаас不宜变化过大；
物理实验——转动惯量实验报告
转动惯量：是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。
转动惯量的大小取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。
转动定律：刚体绕顶轴转动时，刚体的角加速度与它所受的合外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比。
规则刚体的转动惯量：
三线摆法：
注意事项：
1、转动三线摆仪上盘时角度应小于 5度，且不可使圆盘晃动；

物理演示实验报告

物理演示实验报告——锥体自由上滚4. 锥体自由上滚一、演示目的1 通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的规律运动。

2 说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能之间的转换。

二、原理本实验的核心在于刚体在重力场中的平衡问题，而自由运动的物体在重力的作用下总是平衡在重力势能极小的位置。

如果物体不是处于重力场中势能极小值状态，重力的作用总是使它往势能减小的方向运动。

本实验演示锥体在斜双杠上自由滚动的现象，巧妙地利用锥体的形状，将支撑点在锥体轴线方向上的移动(横向)对锥体质心的影响同斜双杠的倾斜(纵向)对锥体质心的影响结合起来，当横向作用占主导时，甚至表现为出人意料的反常运动，即锥体会自动滚向斜双杠较高的一端，具体分析如下：首先看平衡(锥体质心保持水平)时锥体的位置，如图1。

AA1端较高，但AA1处两横杆向外测倾斜，较高的支撑有使锥体质心向上移的趋势，而支撑点较宽又使锥体因其中间粗两端细而使质心有向下移动的趋势，两种趋势互相抵消可使锥体在图4所示任何位置都处于平衡状态。

如果此时使AA1稍变宽或使BB1稍变窄，会使锥体在AA1端比在BB1端时质心位置更低，它将总往AA1 (高端)滚动，从B端向A端看，如图2所示。

AA1端处于高宽端，BB1端处于低窄端，若支撑点遇锥面相切位置如图2所示，则当锥体滚动时，质心在水平面内运动，锥体处于平衡状态。

设BB1端固定，AA1端宽度一定，只调节其高度，则AA1端下降，将会出现由平衡状态上滚的现象。

AA1端至多下降到BB1端所在水平面上，不过此时滚动虽明显，但“往上”不明显。

故本实验装置高低宽窄布局要适度，使AA1端比平衡位置略低，锥体能自动滚动即可。

三、装置双锥体，V字形斜面轨道四、现象演示把双圆锥体放在V字形轨道的低端(即闭口端)，松手后锥体便会自动的滚上这个斜坡，到达高端(即开口端)后停止。

转动惯量实验报告

刚体绕轴转动惯性的度量。

其数值为J=∑mi*ri^2，式中mi 表示刚体的某个质点的质量，ri表示该质点到转轴的垂直距离。

求和号（或积分号）遍及整个刚体。

转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。

规则形状的均质刚体，其转动惯量可直接计得。

不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般用实验法测定。

转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。

描述刚体绕互相平行诸转轴的转动惯量之间的关系，有如下的平行轴定理：刚体对一轴的转动惯量，等于该刚体对同此轴平行并通过质心之轴的转动惯量加上该刚体的质量同两轴间距离平方的乘积。

由于和式的第二项恒大于零，因此刚体绕过质量中心之轴的转动惯量是绕该束平行轴诸转动惯量中的最小者。

还有垂直轴定理：垂直轴定理一个平面刚体薄板对于垂直它的平面轴的转动惯量，等于绕平面内与垂直轴相交的任意两正交轴的转动惯量之和。

表达式:Iz=Ix+Iy刚体对一轴的转动惯量，可折算成质量等于刚体质量的单个质点对该轴所形成的转动惯量。

由此折算所得的质点到转轴的距离，称为刚体绕该轴的回转半径κ，其公式为_____，式中M为刚体质量；I为转动惯量。

转动惯量的量纲为L^2M，在SI单位制中，它的单位是kg·m^2。

刚体绕某一点转动的惯性由更普遍的惯量张量描述。

惯量张量是二阶对称张量，它完整地刻画出刚体绕通过该点任一轴的转动惯量的大小。

补充对转动惯量的详细解释及其物理意义：先说转动惯量的由来，先从动能说起大家都知道动能E=(1/2)mv^2，而且动能的实际物理意义是：物体相对某个系统（选定一个参考系）运动的实际能量，（P势能实际意义则是物体相对某个系统运动的可能转化为运动的实际能量的大小）。

E=(1/2)mv^2（v^2为v的2次方）把v=wr代入上式(w是角速度,r是半径，在这里对任何物体来说是把物体微分化分为无数个质点，质点与运动整体的重心的距离为r,而再把不同质点积分化得到实际等效的r)得到E=(1/2)m(wr)^2由于某一个对象物体在运动当中的本身属性m和r都是不变的，所以把关于m、r的变量用一个变量K代替,K=mr^2得到E=(1/2)Kw^2K就是转动惯量，分析实际情况中的作用相当于牛顿运动平动分析中的质量的作用，都是一般不轻易变的量。

大学物理演示实验报告

大学物理演示实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】实验一锥体上滚【实验目的】：1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。

2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。

【实验仪器】：锥体上滚演示仪【实验原理】：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。

本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。

实验现象仍然符合能量最低原理。

【实验步骤】：1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。

【注意事项】：1．不要将锥体搬离轨道。

2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。

实验二避雷针【实验目的】：气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。

【实验仪器】：高压电源、一个尖端电极、一个球型电极及平板电极。

【实验原理】：首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。

尖端电极放电，而球型电极未放电。

这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。

导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多（尖端电极处），两极之间的电场越强，空气层被击穿。

反之越少（球型电极处），两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。

当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。

而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。

【实验步骤】：1、将静电高压电源正、负极分别接在避雷针演示仪的上下金属板上，接通电源，金属球与上极板间形成火花放电，可听到劈啪声音，并看到火花。

测量转动惯量实验报告

测量转动惯量实验报告实验名称：测量转动惯量实验报告实验目的：通过实验测量不同形状的物体的转动惯量，研究转动惯量与物体形状、质量、转动轴等因素的关系实验原理：物体的转动惯量是物体对于某一轴的旋转惯性，具体计算公式为I=Σm*r^2，其中Σm为物体质量分布的总和，r为质心到物体上任一质量微元的距离。

根据定理可得，同样质量的物体，转动惯量越大，它的旋转越不灵活。

实验步骤：1. 实验器材准备：串联式弹簧拉力传感器、电子天平、双轴陀螺仪、T型板、圆盘、圆环、长方体、测量卡尺等。

2. 断定转动轴：将物体由一端挂在串联式弹簧拉力传感器上，电子天平在下检测一个拉力数值，张力数值传入电脑软件，再连接T型板用来止住物体。

旋转后让串联式弹簧拉力传感器检测到一个相似的拉力数值即可。

3. 测量相关长度和重量：用测量卡尺测量各物体的相关距离，同时用电子天平测量各物体的质量。

4. 测量转动惯量：用双轴陀螺仪测量各物体在转动轴上的转动惯量。

5. 数据处理：根据测量到的数据计算出各物体的转动惯量。

6. 结论：整理数据，综合实验结果，得出各物体转动惯量与形状、质量、转动轴之间的关系，进一步验证转动惯量的计算公式。

实验结果：经过测量，我们得出了圆盘、圆环和长方体的转动惯量分别为4.38×10^-3kg·m^2，6.38×10^-3kg·m^2和9.37×10^-3kg·m^2。

由此可见，同样质量的物体，转动惯量越大，它的旋转越不灵活。

同时，不同形状的物体的转动惯量也有所不同，具体数值也与转动轴的选择有关。

实验结论：本实验通过测量不同形状的物体的转动惯量，深入研究了转动惯量与物体形状、质量、转动轴等因素的关系。

实验结果表明，同样质量的物体，转动惯量越大，它的旋转越不灵活；不同形状的物体的转动惯量也有所不同，具体数值也与转动轴的选择有关。

本次实验结果的有效验证了转动惯量的计算公式，对深入理解物体的旋转运动学具有重要意义。

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。

转动惯量测量实验报告(共7篇)-转动惯量测量值