用三线摆法测定物体的转动惯量的示范报告
《用三线摆法测定物体的转动惯量》简明实验报告
用三线摆法测定物体的转动惯量的示范报告一、教学目的：1、学会用三线摆测定物体圆环的转动惯量；2、学会用累积放大法测量周期运动的周期；4、学习运用表格法处理原始数据,进一步学习和巩固完整地表示测量结果；5、学会定量的分析误差和讨论实验结果;二、实验仪器：1．FB210型三线摆转动惯量测定仪2．米尺、游标卡尺、水平仪、小纸片、胶带 3．物理天平、砝码块、各种形状的待铁块 三、实验原理通过长度、质量和时间的测量,便可求出刚体绕某轴的转动惯量; 四、实验内容1．用三线摆测定圆环对通过其质心且垂直于环面轴的转动惯量; 2．用三线摆验证平行轴定理;实验步骤要点如下： (1) 调整下盘水平：将水准仪置于下盘任意两悬线之间,调整小圆盘上的三个旋钮,改变三悬线的长度,直至下盘水平;(2) 测量空盘绕中心轴OO ʹ转动的运动周期T 0：设定计时次数,方法为按“置数”键后,再按“下调”或“上调”键至所需的次数,再按“置数”键确定;轻轻转动上盘,带动下盘转动,这样可以避免三线摆在作扭摆运动时发生晃动;注意扭摆的转角控制在5º左右,摆动数次后,按测试仪上的“执行”键,光电门开始计数灯闪到给定的次数后,灯停止闪烁,此时测试仪显示的计数为总的时间,从而摆动周期为总时间除以摆动次数;进行下一次测量时,测试仪先按“返回”键;(3) 测出待测圆环与下盘共同转动的周期T 1：将待测圆环置于下盘上,注意使两者中心重合,按同样的方法测出它们一起运动的周期T 1;(4) 测出上下圆盘三悬点之间的距离a 和b ,然后算出悬点到中心的距离r 和R 等边三角形外接圆半径 (5) 其它物理量的测量：用米尺测出两圆盘之间的垂直距离H 0和放置两小圆柱体小孔间距2x ；用游标卡尺测出待测圆环的内、外直径2R 1、2R 2;(6) 用物理天平测量圆环的质量; 五、实验数据记录与处理：1．实验数据记录==a 33r 3.870 ± 0.002 cm , ==b 33R 7.150 ± 0.002 cm H 0 = 54.60 ± 0.05 cm, 下盘质量m 0 =499.68 ± 0.10 g 待测圆环质量 m =192.260 ± 0.020 g六、结果讨论与误差分析：1、游标卡尺的正确使用强调测量杆与钻台将碰到时,正确读数;用完后,测量杆和测量砧之间要松开一段距离;2、要正确的使用水准仪,尽量使得下盘调节水平;3、测量时间时,应该在下盘通过平衡位置时开始记数,在实验中对对平衡位置的判断存在一个误差,对记录的周期有影响;4、H0为平衡时上下盘间的垂直距离,当下盘加上了待测物体后,距离变成了H;在计算的过程中我们仍然有H0的值来近世H,对计算结果有一定的影响,。
三线摆测转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告实验报告：三线摆测转动惯量实验一、实验目的本次实验的主要目的是通过三线摆的测量，研究物体在不同摆动角度下的转动惯量。
转动惯量是描述物体旋转特性的一个重要参数，对于理解物体的运动规律和动力学性能具有重要意义。
二、实验原理1. 三线摆的构造三线摆是由三条相互垂直的细线组成，其中两条细线固定在同一端点，另一条细线则通过一个支点悬挂。
当三线摆摆动时，细线的张力会产生扭矩，使得摆锤绕支点旋转。
2. 转动惯量的计算公式转动惯量的计算公式为：I = m * r^2,其中m为物体的质量，r为物体的半径。
在本实验中，我们将通过测量三线摆在不同摆动角度下的周期和角速度，从而求得物体的转动惯量。
三、实验步骤与结果分析1. 实验准备(1) 准备三线摆、计时器、直尺等实验工具。
(2) 将三线摆调整至水平状态，使两条细线的夹角为90°。
(3) 在三线摆的一端挂上质量为m的小球。
(4) 将三线摆调整至合适的初始位置，使其摆动幅度较小。
2. 实验过程与数据记录(1) 以一定的时间间隔记录三线摆的周期T;(2) 以一定的时间间隔记录三线摆的角速度ω。
(3) 根据公式I = 2π/T * ω^2 * r,计算出小球的转动惯量I;(4) 重复以上步骤，分别测量三线摆在不同摆动角度下的数据。
3. 结果分析根据实验数据，我们可以得到以下结论：(1) 随着三线摆摆动角度的增大，其周期T逐渐减小；这是因为在摆动过程中，重力作用在小球上的分力逐渐增大，使得小球受到的回复力减小，从而导致摆动周期变短。
角速度ω也随之增大；这是因为在摆动过程中，小球受到的回复力与重力分力的合力方向始终保持不变，使得小球绕支点做圆周运动的速度不断增大。
因此，我们可以得出结论：物体在不同摆动角度下的转动惯量与其固有属性有关。
用三线摆法测定物体的转动惯量的示范报告
用三线摆法测定物体的转动惯量的示范报告实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量
目的：掌握三线摆法测定物体的转动惯量的原理以及实践方法。
材料：
一、实验仪器：多功能旋转电机、实验支架、振动延时表、实验架上有两个滑轮；
二、物体：实验用物体包括转子,转子有两个轴，一个上方轴接多功能旋转电机，另一个下方轴穿过实验支架，它配有光滑且无须子的活动轴承；
三、屏蔽线：以及相应的调节匹配的屏蔽线。
实施步骤：
1.将实验用转子安装在多功能旋转电机上，并将实验架上有两个滑轮绑定屏蔽线；
2.开启电机，使转子的转速恒定，使转子的转速持续恒定；
3.调节屏蔽线的长度，使转子旋转摆动，并记录自振动开始时间；
4.在固定时间内记录转子摆动运动次数，记录转子摆动的周期T；
5.计算出转子的转动惯量。
实验结果：
在实验中，我们通过绑定屏蔽线，使转子的转速持续恒定，由转子的转动惯量的公式计算得到转子的转动惯量为I=1.88（KG·m2）。
实验心得：
通过这次实验，我们了解到三线摆法测定物体转动惯量的原理以及实践方法。
首先，选择合适的实验用物体，并将它接通电源，控制它以恒定的转速旋转，然后绑定屏蔽线使转子摆动，并记录摆动次数以及摆动周期T，最后计算出转子的转动惯量。
《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告
《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告
一、实验目的
本次实验的目的是使用三线摆法来测量物体的转动惯量。
二、实验原理
三线摆定律是一种使用频率敏感网络来测定物体转动惯量的力学原理。
它规定，一个物体如果经过特定角度的摆动旋转，其转动惯量和角速度的乘积是恒定的，这是物体的允许转动能量的最大值。
由此可以用来测量物体的转动惯量。
三、实验步骤
1.准备实验设备：普通支架、振子、底座、重量探头、小型马达等实验设备。
2.根据实验要求，按照规定的尺寸安装摆放实验设备，即将普通支架、振子、底座、重量探头和小型马达依次摆放设备，在摆放时要求牢固，使实验设备不会因振动而变形或改变大小。
3.根据三线摆定律，把小型马达的电源开关打开，比如设置110V的电源，使小型马达向相应方向运转起来。
4.不断调整实验设备的恒定摆放角度，观察马达的转速，然后写下每次实验参数。
5.根据实验参数，以及三线摆定律，用计算机计算物体的转动惯量，将结果写入文件中。
四、实验结果
根据实验参数，本次实验的转动惯量的结果如图：
五、总结
通过本次实验，可以熟悉三线摆测定物体转动惯量的实验原理与测量方法，了解物体转动动量的大小变化和转动频率之间的关系，并能够掌握利用物理原理测量物体动量的能力。
三线扭摆法测转动惯量实验报告
三线扭摆法测转动惯量实验报告实验报告：三线扭摆法测转动惯量一、实验目的通过三线扭摆法测量转动惯量，掌握该方法的实验技能，了解转动惯量的概念及其计算方法。
二、实验原理若一刚体绕固定轴旋转，其转动惯量 $I$ 与它的质量和转动轴的位置有关。
转动惯量的一般定义如下：$$I=\sum_{i=1}^{n}m_i r_{i}^{2}$$其中 $m_i$ 是刚体的质量，$r_i$ 是物质元素 $i$ 到转动轴的距离。
本实验采用三线扭摆法来测量转动惯量。
三线扭摆法是利用固定点对物体进行转动，通过测定牵引力和转动角度，计算出转动惯量的一种方法。
其原理有三点：①牵引线上的张力是扭矩的产生者；②张力方向沿着放线筒的切线方向；③转动对象由牵引力和回复弹力制约，可视作单摆。
三、实验装置与材料实验装置：三线扭摆实验装置、摆重、量角器、数字秤、公称半径 $R$。
实验材料：- 铁环、铝盘、铜管、紫铜管等多种材料的转动物体；- 测量器材：数字角度计、数字秤、定义杆、卷尺。
四、实验步骤1.测量铁环的质量与公称半径 $R$。
2.将铁环等摆物挂到三线扭摆轴上，调整摆物中心与扭轴重合，使物体能够振动稳定。
3.按照图示接线，并调整牵引线的张力，使扭轴垂线上任意点产生一个恒定的、不被阻力消耗的扭矩。
同时安装量角器，记录牵引线与水平方向之间的角度 $\theta$。
4.用定义杆观察铁环的振幅，用数字角度计准确记录铁环的振幅角 $A$。
5.连续观察铁环的摆动，并记录一组 $N$ 次数据，每次记录相应的 $\theta$ 和 $A$ 值。
为了确保数据准确，需要等待摆物达到稳定状态后才进行测量，且每次测量前应恢复摆物到竖直位置。
6.将每次测量得到的 $\theta$ 值与 $A$ 值带入计算公式中，计算相应的牵引力 $F$，转动惯量 $I$。
最后将 $I$ 的测量误差计算出来。
五、实验结果与分析将实验中测得的数据代入计算公式，可以得出铁环的转动惯量$I$，单位为 $kg\cdot m^2$。
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告一、实验目的1、掌握三线摆法测量物体转动惯量的原理和方法。
2、学会使用秒表、游标卡尺、米尺等测量工具。
3、研究物体的转动惯量与其质量分布及转轴位置的关系。
二、实验原理三线摆是由一个均匀圆盘，用三条等长的摆线（摆线长度为 l）对称地悬挂在一个水平的圆盘上构成。
当圆盘绕垂直于盘面的中心轴OO' 作微小扭转摆动时，若略去空气阻力，圆盘的运动可以看作简谐运动。
设圆盘的质量为 m₀，半径为 R₀，对于通过圆盘中心且垂直于盘面的轴的转动惯量为 I₀。
当下盘扭转一个小角度φ 后，它将在平衡位置附近作简谐振动，其周期为：＼（T₀＝2π\sqrt{＼frac{I₀}｛m₀gh}｝＼）其中，g 为重力加速度，h 为上下圆盘之间的距离。
若将质量为 m 的待测物体放在圆盘上，且使待测物体的质心与圆盘的中心轴重合，此时系统对于中心轴的转动惯量为 I，则系统的摆动周期为：＼（T ＝2π\sqrt{＼frac{I}｛（m ＋ m₀)gh}｝＼）联立以上两式可得待测物体对于中心轴的转动惯量为：＼（I ＝（m ＋ m₀)＼frac{T²}｛T₀²}I₀\）三、实验仪器三线摆实验仪、游标卡尺、米尺、秒表、待测物体（圆环、圆柱等）、电子天平。
四、实验步骤1、调节三线摆的上、下圆盘水平。
通过调节底座上的三个旋钮，使上圆盘水平。
然后，在下圆盘上放置水准仪，调节下圆盘的三个地脚螺丝，使下圆盘也处于水平状态。
2、测量上下圆盘的半径 R₀和 R 以及两圆盘之间的距离 h。
用游标卡尺分别测量上、下圆盘的半径，测量 6 次，取平均值。
用米尺测量两圆盘之间的距离 h，测量 3 次，取平均值。
3、测量下圆盘的质量 m₀和待测物体的质量 m。
使用电子天平分别测量下圆盘和待测物体的质量。
4、测定下圆盘的摆动周期 T₀。
轻轻转动下圆盘，使其在平衡位置附近作小角度摆动。
用秒表测量下圆盘摆动 50 次的时间，重复测量3 次，计算出平均摆动周期 T₀。
三线摆转动惯量实验报告
三线摆转动惯量实验报告三线摆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，它对于理解和研究物体在旋转过程中的运动规律具有重要意义。
本实验旨在通过测量三线摆的转动惯量，探究不同参数对转动惯量的影响，并验证转动惯量与物体几何形状、质量分布等因素之间的关系。
实验装置与方法：本实验采用三线摆装置，由一根细长的杆上悬挂一个小球，并通过细线将小球与杆连接。
实验过程中，调整细线的长度，使得小球能够在水平面内自由摆动。
通过改变小球的质量、杆的长度以及细线的长度等参数，来研究它们对转动惯量的影响。
实验步骤：1. 测量杆的长度：使用尺子准确测量杆的长度，并记录下来。
2. 测量小球的质量：使用天平准确测量小球的质量，并记录下来。
3. 调整细线长度：通过调整细线的长度，使得小球能够在水平面内自由摆动。
4. 测量摆动周期：用计时器测量小球在摆动过程中的周期，并记录下来。
5. 改变参数：依次改变小球的质量、杆的长度和细线的长度，重复步骤3和步骤4，记录数据。
实验结果与分析：根据实验数据，我们可以计算出不同参数下的转动惯量，并分析它们之间的关系。
1. 质量对转动惯量的影响：保持杆的长度和细线的长度不变，改变小球的质量，测量摆动周期。
通过计算转动惯量，我们可以发现质量与转动惯量之间存在线性关系，即转动惯量随质量的增大而增大。
2. 杆的长度对转动惯量的影响：保持小球的质量和细线的长度不变，改变杆的长度，测量摆动周期。
通过计算转动惯量，我们可以发现杆的长度与转动惯量之间存在二次关系，即转动惯量随杆的长度的增大先增大后减小。
3. 细线长度对转动惯量的影响：保持小球的质量和杆的长度不变，改变细线的长度，测量摆动周期。
通过计算转动惯量，我们可以发现细线长度与转动惯量之间存在反比关系，即转动惯量随细线长度的增大而减小。
结论：通过实验，我们验证了转动惯量与物体几何形状、质量分布等因素之间的关系。
质量对转动惯量有直接的线性影响，而杆的长度和细线的长度则对转动惯量有非线性的影响。
三线摆测转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告一、实验目的1.1 理解转动惯量的定义和计算方法1.2 掌握三线摆测转动惯量的方法和步骤2.1 通过实验，提高动手能力和实验操作技巧2.2 培养团队协作精神和科学探究能力3.1 分析实验数据，得出结论3.2 提高对物理学知识的理解和应用能力二、实验器材与材料1. 三线摆：一个固定在支架上的三线摆，摆锤长度约为30cm,摆角为0°至180°。
2. 弹簧秤：用于测量物体的质量。
3. 细绳：用于连接三线摆的摆锤和固定点。
4. 计时器：用于记录实验时间。
5. 笔记本：用于记录实验数据和观察现象。
6. 砝码：用于校准弹簧秤。
三、实验步骤与方法1. 将三线摆调整到水平状态，确保摆锤与固定点在同一水平线上。
然后，用细绳将摆锤与固定点连接起来，使细绳呈“8”字形。
2. 用砝码校准弹簧秤，使其精确度达到0.1g。
3. 将待测物体(如小球)放在三线摆的摆锤上，记录物体的质量m和摆锤的高度h。
注意保持物体与摆锤之间的相对位置不变。
4. 使用计时器记录物体从静止开始到达平衡位置所需的时间t。
重复以上步骤多次，取平均值作为实验数据。
5. 根据实验数据，计算出物体的转动惯量I和摆长L的关系式：I = (m * L^2) /2h^2。
其中，m为物体质量，L为摆长，h为摆锤高度。
6. 分析实验结果，讨论转动惯量与物体质量、摆长等因素之间的关系。
四、实验结果与讨论通过本次实验，我们成功地测量了三线摆测转动惯量的方法，并得出了物体转动惯量与质量、摆长之间的关系。
在实验过程中，我们不仅提高了动手能力和实验操作技巧，还培养了团队协作精神和科学探究能力。
在实验过程中，我们发现物体的质量越大，转动惯量越大；摆长越长，转动惯量也越大。
这与理论知识相符，说明我们的实验方法是正确的。
我们还观察到了一些有趣的现象，如当物体质量较小时，需要增加计时器的精度才能准确记录物体到达平衡位置的时间；当摆长较大时，需要增加砝码的重量才能使弹簧秤精确度达到0.1g。
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《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告
竺江峰 2007年3月18日
一、教学目的：
1、学会用三线摆测定物体圆环的转动惯量；
2、学会用累积放大法测量周期运动的周期；
4、学习运用表格法处理原始数据，进一步学习和巩固完整地表示测量结果；
5、学会定量的分析误差和讨论实验结果。
二、实验仪器：
1．FB210型三线摆转动惯量测定仪 2．米尺、游标卡尺 3．物理天平 三、实验原理
])[(42002102
01T m T m m H
gRr
J J J -+=-=π 通过长度、质量和时间的测量，便可求出刚体绕某轴的转动惯量。
四、实验内容
1．用三线摆测定圆环对通过其质心且垂直于环面轴的转动惯量。
2．用三线摆验证平行轴定理。
实验步骤要点如下：
(1) 调整下盘水平：将水准仪置于下盘任意两悬线之间，调整小圆盘上的三个旋钮，改变三悬线的长度，直至下盘水平。
(2) 测量空盘绕中心轴OO ʹ转动的运动周期T 0：
设定计时次数，方法为按“置数”键后，再按“下调”或“上调”键至所需的次数，再按“置数”键确定。
轻轻转动上盘，带动下盘转动，这样可以避免三线摆在作扭摆运动时发生晃动。
注意扭摆的转角控制在5º左右，摆动数次后，按测试仪上的“执行”键，光电门开始计数（灯闪）到给定的次数后，灯停止闪烁，此时测试仪显示的计数为总的时间,从而摆动周期为总时间除以摆动次数。
进行下一次测量时，测试仪先按“返回”键。
(3) 测出待测圆环与下盘共同转动的周期T 1：将待测圆环置于下盘上，注意使两者中心重合，按同样的方法测出它们一起运动的周期T 1。
(4) 测出上下圆盘三悬点之间的距离a 和b ，然后算出悬点到中心的距离r 和R （等边三角形外接圆半径）
(5) 其它物理量的测量：用米尺测出两圆盘之间的垂直距离H 0和放置两小圆柱体小孔间距2x ；用游标卡尺测出待测圆环的内、外直径2R 1、2R 2。
(6) 用物理天平测量圆环的质量。
五、实验数据记录与处理：
1．实验数据记录
==
a 33r 3.870 ± 0.002 cm ， ==
b 3
3R 7.150 ± 0.002 cm H 0 = 54.60 ± 0.05 cm ， 下盘质量m 0 =499.68 ± 0.10 g 待测圆环质量 m =192.260 ± 0.020 g
()05071.6872.0671.8871.6571.62571.78()T s =++++=
071.7850 1.436()T s =÷=
0500.01(
)T s ∆=
=
()15074.2874.1674.1574.2274.13574.19()T s =++++=
174.1950 1.484()T s =÷= 1500.01()T s ∆=
=
()6.702 6.702 6.706 6.700 6.7065 6.703()a cm =++++=
0.003()a cm ∆=
= 0.002()r a cm ∆=
=
()12.38812.36012.39012.38612.390512.383()b cm =++++=
0.003()b cm ∆=
= 0.002()R b cm ∆=
=
()1211.99612.00012.00011.99612.016512.002()R cm =++++=
120.002()R cm ∆=
=
()2211.30011.29611.30011.26211.30211.262()R cm =++++=
220.002()R cm ∆=
=
221001002
22232[()]4979.3 3.387.149[(192.26499.68) 1.484499.68 1.436]4 3.1454.606.15810()gRr
J J J m m T m T H
g cm π=-=
+-⨯⨯=+⨯-⨯⨯⨯=⨯⋅
J ∆==320.08310()
g cm =⨯g
32(6.1580.083)10()J g cm =±⨯g
22223212()0.5192.26(6.001 5.648) 6.52810()2
m J R R g cm =
+=⨯+=⨯⋅理论
6.158 6.528
100% 5.7%6.528
E -=
⨯=
六、结果讨论与误差分析：
1、游标卡尺的正确使用强调测量杆与钻台将碰到时，正确读数。
用完后，测量杆和测量砧之间要松开一段距离。
2、要正确的使用水准仪，尽量使得下盘调节水平。
3、测量时间时，应该在下盘通过平衡位置时开始记数，在实验中对对平衡位置的判断存在一个误差，对记录的周期有影响。
4、H 0为平衡时上下盘间的垂直距离，当下盘加上了待测物体后，距离变成了H 。
在计算的过程中我们仍然有H 0的值来近世H ，对计算结果有一定的影响，
注意：以上内容只作参考。