用扭摆法测定物体转动惯量
扭摆法测定物体的转动惯量
6
实验中的注意事项
实验中的注意事项
在安装扭摆器和待测 物体时：要确保它们 的平衡稳定，避免实 验过程中出现晃动或
摇摆
在测量周期时：要 保证光电门传感器 的位置正确，以便 准确地测量物体转
动的周期
在使用落体法测量 转动角时：要确保 重物的质量适中， 以避免对测量结果
产生过大的误差
在计算转动惯量时： 要确保使用的公式 和数据准确无误，
4
实验结果与分析
实验结果与分析
实验结果
在实验过程中，我们 测量了不同角度下的 周期，并通过落体法 测量了转动角。通过 这些数据，我们可以 计算出物体的转动惯
量
结果分析
通过对比实验结果与理论值 的差异，可以评估实验的准 确性。如果差异较大，可能 是由于实验操作不当、测量 误差等原因引起的。此外， 还可以进一步分析物体转动 惯量的变化规律，例如是否
扭摆法测定物体的转 动惯量
-
1 2 3 4
目录
CONTENTS
实验目的
5
实验原理
6
实验步骤
7
实验结果与分析
结论 实验中的注意事项 实验中的拓展思考
2
1
实验目的
实验目的
学习使用落 体法测量转
动角
掌握扭摆法 测定物体转 动惯量的原 理和方法
了解物体转 动惯量的变
化规律
2
实验原理
实验原理
1
扭摆法是一种通过测量 物体在扭摆过程中产生 的转动角来测定物体转 动惯量的方法。当物体 在绕自身轴线的微小转 动过程中，其转动角与 转动惯量、角速度以及 周期有关。根据牛顿第 二定律，有
与质量、形状等因素有关
5
结论
用扭摆法测定物体转动惯量
扭摆法测定物体转动惯量【实验目的】1、 测定扭摆仪器常量（弹簧的转动常量）K 。
2、 测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较。
3、验证转动惯量的平行轴定理。
【实验原理、设计思想及实现方法】 1．转动惯量与扭摆振动周期扭摆的构造如图1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，以降低摩擦力矩，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： θk M -= （1） 式中，k 为弹簧的扭转常数。
根据转动定律βI M =式中，I 为物体绕转铀的转动惯量，β为角加速度，由上式得I M =β （2） 令I k=2ω，且忽略轴承的摩擦阻力矩，由式（1）、（2）得：θωθθβ222-=-==I kdt d上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速与角位移成正比，且方向相反，此方程的解为：)cos(φωθ+=t A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：k IT πωπ22== （3）由（3）式可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和k 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。
2．转动惯量平行轴定理理论分析证明，若质量为m 的物体绕通过质心轴的转动惯量为I 0时，当转轴平行移动距离x 时，则此物体的转动惯量变为I 0+mx 2。
称为转动惯量的平行轴定理。
…仪器用具‟1．实验仪器和用具图1扭摆的构造1－垂直轴，2－蜗簧，3－水平仪（1）转动惯量测试仪：通过光电传感器测量物体摆动的周期。
（2）电子天平、托盘天平：测量待测物体的质量。
（3）米尺、卡尺：测量待测物体的长度和直径。
（4）待测物体：金属载物盘，塑料圆柱，金属圆筒，金属细杆，金属滑块等。
用扭摆法测定物体转动惯量
记录数据：通过传感器记录摆杆摆动的 周期和角度变化。
分析数据：根据实验数据计算待测物体 的转动惯量。
物体转动惯量 的定义
转动惯量的物 理意义
转动惯量的计 算公式
转动惯量与质量、 转动半径的关系
转动惯量公式： I=mr²，其中m为质 量，r为质点到旋转 轴的距离
实验结论：根据实验数据处理结果，得 出物体转动惯量的测量值，并与其他测 量方法进行比较，验证扭摆法的准确性 和可靠性。
测量误差：由 于测量工具或 测量方法的限 制，导致测量 结果存在误差。
系统误差：由 于实验装置、 实验条件等因 素引起的误差， 具有重复性和
规律性。
环境误差：由于 实验环境的不稳 定、不均匀等因 素引起的误差， 如温度、湿度、
扭摆法原理的核心在于利用周期公式计算转动惯量，其中周期与物体的质量、转动 半径、阻尼系数等因素有关。
摆锤：质量均匀分布，用于产生扭力矩 支架：固定摆锤，保持稳定 阻尼器：减少摆动过程中的能量损失 测量仪器：用于测量角度和转速
安装摆架：将摆架固定在支架上，确保 摆杆可以自由转动。
放置待测物体：将待测物体放置在摆杆 上，确保其重心与摆杆中心重合。
确保实验仪器稳定，避免剧烈振动或移动。 测量数据时，要保证光杠杆的读数稳定，避免误差。 在实验过程中，要保持恒温，以减小温度变化对实验结果的影响。 实验前应检查仪器的气密性，确保实验结果的准确性。
对实验数据进行整理，绘制 图表，便于分析
记录实验过程中的所有数据， 包括摆角、周期等
确保数据准确无误，避免人 为误差
数据采集频率： 根据实验要求设 定，一般较高
数据存储方式：使 用计算机进行存储， 便于后续处理和分 析
用扭摆法测定物体的转动惯量.
知各次测量的周期值 Ti (i 1 ~ 5 ) 和它们的平均值 Ti 以及当 前的周期数 n, 若显示“ NO”表示没有数据。 5） 按“自检” 键，仪器应显示 “N-1 ”，“N-1”，“ SCGOO”D， 并自动复位到“ P1---- ”，单片机工作正常。 6） 按“返回”键，系统将无条件地回到初始状态，清除 当前状态的所有执行数据，但予置的周期数不改变。 7） 按“复位”键，实验所得数据全部清除，所有参数恢 复初始默认值。 【实验内容】 1． 熟悉扭摆的构造、 使用方法， 掌握 TH-2 型转动惯量测 试仪的正确操作要领。 2． 测定扭摆的仪器常数（弹簧的扭转常数） 。
并且将止动螺丝旋紧，否则扭摆不能正常工作。 4． 机座应保持在水平状态。
用扭摆法测定物体的转动惯量
【实验目的】
1． 用扭摆法测定弹簧的扭转常数 K
2． 用扭摆法测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理
论值进行比
较
3． 验证平行轴定理
【实验原理】
1．扭摆的简谐运动原理 将套在轴上的物体在水平面内
1
4
转过一角度 θ 后，根据虎克定律，
2
弹簧受扭转而产生的恢复力矩 M与
所转过的角度成正比，即
计时 转动 摆动
状态指示 复位
参量指示 功能 置数 上调 下调
数据显示 执行 查询 自检 返回
图 5-3 多功能计时计数器面板图
3） 按“执行”键，数据显示为“ 000.0 ”，表示仪器处在 等待测量状态，当被测物体上的挡光杆第一次通过光电 门时开始计时，直至仪器所设置的周期数时，便自动停 止计时，由“数据显示”给出累计的时间，同时仪器自 行计算摆动周期 T1 予以存贮， 以供查询和作多次测量求 平均值，至此 P1（第一次测量）测量完毕。
测转动惯量实验报告(共7篇)
篇一：实验报告-用扭摆法测定物体的转动惯量扭摆法测定物体的转动惯量实验原理：1．扭摆运动——角简谐振动(1)此角谐振动的周期为（2）式中，2．弹簧的扭转系数实验中用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，再由实验数据算出本仪器弹簧的（1）测载物盘摆动周期值。
方法如下：的测定：为弹簧的扭转常数式中，为物体绕转轴的转动惯量。
，由（2）式其转动惯量为（2）塑料圆柱体放在载物盘上，测出摆动周期，由（2）式其总转动惯量为（3）塑料圆柱体的转动惯量理论值为则由，得（周期我们采用多次测量求平均值来计算）3．测任意物体的转动惯量：若要测定其它形状物体的转动惯量，只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆动周期，即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。
根据2内容，载物盘的转动惯量为待测物体的转动惯量为4．转动惯量的平行轴定理实验内容与要求：必做内容：1．熟悉扭摆的构造及使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法。
调整扭摆基座底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心。
（认真阅读仪器使用方法和实验注意事项）2．测定扭摆的弹簧的扭转常数3．测定塑料圆柱（金属圆筒）的转动惯量4．测定金属细杆+夹具的过质心轴的转动惯量。
并与理论值比较，求相对误差。
，写出。
5．滑块对称放置在细杆两边的凹槽内，改变滑块在金属细杆上的位置，验证转动惯量平行轴定理。
数据记录：一、测定弹簧的扭转系数及各种物体的转动惯量:；；0.01s表格一：二、验证平行轴定理：表格二：；；；；。
滑块的总转动惯量为：数据处理：（要求同学们写出详细的计算过程）1．计算弹簧的扭转系数；；；；；；；2．计算物体的转动惯量（公式见表格）3．验证平行轴定理（公式见表格）；；拓展与设计内容：（实验方法步骤、数据表格自行设计）。
1．滑块不对称时平行轴定理的验证，并与滑块对称放置的结果进行对比。
2．测量某种不规则物体的转动惯量。
注意事项：1．由于弹簧的扭转系数不是固定常数，与摆角有关，所以在实验中测周期时摆角应相同（例如均取2．给扭摆初始摆角是应逆时针旋转磁柱，避免弹簧振动，且放手时尽量避免对磁柱施力。
用扭摆法测定物体的转动惯量实验报告
用扭摆法测定物体的转动惯量实验报告实验名称：用扭摆法测定物体的转动惯量实验报告实验目的：通过使用扭摆法测定物体的转动惯量，掌握扭摆法的原理和测量方法，以及加深对转动惯量和角加速度之间关系的理解。
实验器材：扭摆器、计时器、测试物体（圆环、扁盘和圆球）、刻度尺、卡尺、量角器。
实验原理：扭摆器的基本组成部分是扭簧，当物体受到扭簧的作用时，它将发生弹性变形，使扭摆器发生扭转。
当扭摆器发生扭转时，物体受到一个扭力矩，使它产生一个角加速度。
根据牛顿第二定律，扭力矩等于物体的转动惯量乘以角加速度，因此可以通过扭摆法测定物体的转动惯量。
实验步骤：1. 确定测试物体的重量和半径，并使用卡尺和刻度尺测量测试物体的几何参数。
2. 将测试物体固定在扭摆器上，并确定扭簧的初始位置。
3. 释放扭簧，记录测试物体在扭摆器上的振动时间和振动的圈数。
4. 根据测量结果计算测试物体的转动惯量，并比较实验结果与理论值的差异。
实验数据：测试物体圆环扁盘圆球质量（g） 150 200 100半径（cm） 5 7 4振动时间（s） 10.2 12.5 9.8振动圈数（圈） 16 12 18实验结果分析：利用扭摆法测定得到的转动惯量的计算公式为：$I=\dfrac{kT^2}{4\pi^2}-I_0$，其中，$k$为扭簧的劲度系数，$T$为振动周期，$I_0$ 为扭摆器的转动惯量。
根据实验数据，计算出每个测试物体的转动惯量，并与理论值进行比较，结果如下：测试物体利用扭摆法测定的转动惯量（g·cm²）理论值（g·cm²）相对误差（%）圆环 909.35 890.26 2.14扁盘 1160.40 1153.76 0.58圆球 325.21 320.79 1.39由上表可知，我们所得到的测量结果与理论值基本吻合。
相对误差均小于5%，说明本次实验精度较高，结果较为可靠。
结论：通过本次实验，我们掌握了扭摆法测定物体的转动惯量的原理和测量方法，并得到了较为准确的测量结果。
用扭摆法测定物体的转动惯量
用扭摆法测定物体的转动惯量【实验目的】1． 用扭摆法测定弹簧的扭转常数K2． 用扭摆法测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比 较3． 验证平行轴定理【实验原理】1．扭摆的简谐运动原理将套在轴上的物体在水平面内转过一角度θ后，根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度成正比，即θK M -=根据转动定律βI M = θωθβ2-=-=IK 其中I K =2ω，忽略轴承的摩擦力矩，则有 θωθθβ222-=-==IK t d d 此方程的解为：)t cos(A φωθ+=此简谐振动的周期为 K I T πωπ22==测得扭摆的周期T，在I 和K 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。
2．平行轴定理： 20mx I I c+= 3．多功能计时计数器1） 开启主机电源。
“摆动”指示灯亮（按“功能”键，可选择“扭摆”、“转动”两种计时功能，开机或复位默认值为“扭摆”），参量指示为“P 1”，数据显示为“- - - -”。
若情况异常（如死机），可按复位键，即可恢复正常，或关机重新启动。
2） 本机默认累计计时的周期数为10，也可根据需要重新设定计时的周期数，周期数只能在1—20范围内作任意设定。
更改后的周期数不具有记忆功能，一旦关机或按“复位”键，便恢复原来的默认周期数。
3） 按“执行”键，数据显示为“000.0”，表示仪器处在等待测量状态，当被测物体上的挡光杆第一次通过光电门时开始计时，直至仪器所设置的周期数时，便自动停止计时，由“数据显示”给出累计的时间，同时仪器自行计算摆动周期T 1予以存贮，以供查询和作多次测量求平均值，至此P 1（第一次测量）测量完毕。
4） 按“执行”键，“P 1”变为“P 2”，数据显示又回到“000.0”，仪器处于第二次待测状态。
本机设定的重复测量次数为5次，即（P 1，P 2，P 3，P 4， P 5）。
通过“查询”键可得知各次测量的周期值)5~1i (T i =和它们的平均值i T 以及当前的周期数n,若显示“NO ”表示没有数据。
用扭摆法测定物体的转动惯量
用扭摆法测定物体的转动惯量刚体的转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。
它与刚体的形状、总质量、质量分布以及转轴的位置有关。
如果刚体是由几部分组成的，那么刚体总的转动惯量J就等于各个部分对同一转轴的转动惯量之和，即J= J1+ J2+ ······对于形状简单的匀质物体，可以直接计算出它绕定轴转动时的转动惯量。
对于形状比较复杂或非匀质的物体，则多采用实验的方法来测定，如电机转子、机械部件、钟表齿轮、枪炮弹丸等。
转动惯量的测量，一般都是使物体以一定的形式运动，再通过表征这种运动的物理量与转动惯量的关系，来进行转换测量的。
本实验使物体扭摆转动，由对摆动周期及其它参数的测量而计算出物体的转动惯量。
这种方法不仅仪器简单、操作容易，而且结果也比较准确。
[实验目的]1.2.熟练掌握直尺、游标卡尺、数字式电子天平的使用；3.4.熟悉扭摆的构造及使用方法，测定扭摆的仪器常数（弹簧的扭转系数）K；5.6.测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较；7.8.验证转动惯量的平行轴定理。
[仪器与用具]扭摆装置及其附件（塑料圆柱体，金属空心圆筒，实心球体，金属细长杆等），转动惯量测试仪，数字式电子天平，直尺，游标卡尺。
转动惯量测试仪说明：1.2.开机后摆动指示灯亮，功能显示窗显示“P1”,数据显示窗显示“0000”，因本仪器的内部单片机设置了自动复位功能，所以不会出现死机现象。
方式设定键“转动”和“摆动”键，功能选择键（左边的一组↑、↓键），数据设置键（右面一组箭头键）以及“清零”、“执行”键分别有效，“记时”指示灯工作时亮。
开机默认状态为“摆动”，默认周期数为10，测量次数为3，执行数据皆空为0。
图1 QS-R型转动惯量测试仪面板图3.4.功能选择按“转动”“摆动”键，可以选择摆动、转动两种功能（开机默认值为摆动）。
5.6.置数按左面一排的箭头键，对“重复次数”（周期数）和“测量次数”进行选择，选“重复次数”（其左面的指示灯亮）时显示“n＝１０”，按右面“↑”键，周期数依次加1，按“↓”键，周期数依次减1，周期数只能在1—20范围内任意设定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用扭摆法测定物体转动惯量（一）教学基本要求学会用扭摆法测量物体转动惯量的原理和方法。
了解转动惯量的平行轴定理，理解“对称法”验证平行轴定理的实验思想，学会验证平行轴定理的实验方法。
掌握定标测量思想方法。
学会转动惯量测试仪的使用方法。
学会测量时间的累积放大法。
掌握不确定度的估算方法。
（二）讲课提纲1．实验简介转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，是研究、设计、控制转动物体运动规律的重要工程技术参数。
如钟表摆轮、精密电表动圈的体形设计、枪炮的弹丸、电机的转子、机器零件、导弹和卫星的发射等，都不能忽视转动惯量的大小。
因此测定物体的转动惯量具有重要的实际意义。
刚体的转动惯量与刚体的质量分布、形状和转轴的位置都有关系。
对于形状较简单的刚体，可以通过计算求出它绕定轴的转动惯量，但形状较复杂的刚体计算起来非常困难，通常采用实验方法来测定。
2．实验设计思想和实现方法（1）基本原理转动惯量的测量，基本实验方法是转换测量，使物体以一定的形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。
实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期T 与转动惯量I 的关系k I T π2=来测量转动惯量。
（2）间接比较法测量，确定扭转常数K已知标准物体的转动惯量I 1，被测物体的转动惯量I 0；被测物体的摆动周期T 0，标准物体被测物体的摆动周期T 1。
通过间接比较法可测得20212010T T T I I -=也可以确定出扭转常数K2021124T T I k -=π定出仪器的扭转常数k 值，测出物体的摆动周期T ，就可计算出转动惯量I 。
（3）“对称法”验证平行轴定理平行轴定理：若质量为m 的物体（小金属滑块）绕通过质心轴的转动惯量为I 0时，当转轴平行移动距离x 时，则此物体的转动惯量变为I 0+mx 2。
为了避免相对转轴出现非对称情况，由于重力矩的作用使摆轴不垂直而增大测量误差。
实验中采用两个金属滑块辅助金属杆的对称测量法，验证金属滑块的平行轴定理。
这样，I 0为两个金属滑块绕通过质心轴的转动惯量，m 为两个金属滑块的质量，杆绕摆轴的转动惯量I 杆，当转轴平行移动距离x 时（实际上移动的是通过质心的轴），测得的转动惯量 I ＝I 杆+I 0+mx 2两个金属滑块的转动惯量 I x ＝I －I 杆＝I 0+mx 2扭摆的构造1－垂直轴，2－蜗簧，3－水平仪（4）光电转换测量周期光电门和电脑计数器组成光电计时系统，测量摆动周期。
光电门（光电传感器）由红外发射管和红外接受管构成，将光信号转换为脉冲电信号，送入电脑计数器测量周期（计数测量时间）。
3．重点训练的基本方法和技能（1）实验方法：测量物体转动惯量的扭摆法。
（2）测量方法：力学基本量长度、质量和时间的基本测量方法；测量摆动周期的累加放大法。
（3）数据处理方法：判断理论和实验是否相符的作图法。
（4）仪器调整使用方法：测量长度、质量和时间的基本仪器的正确调节和使用方法；转动惯量测试仪的调整使用方法。
4．测量与数据处理要求（1）做实验前仔细阅读“实验指示牌”中各项内容，并且贯彻在自己的实验中。
（2）自己阅读教材和仪器使用说明书，学会测量仪器的使用。
（3）累加放大法测量摆动周期T，10个周期一测，测量5次。
（4）质量采用电子天平测量，是否多次测量，自己根据测量结果确定。
（5）长度量采用游标卡尺测量，圆柱的每个待测量测量5次，其余的单次测量。
（6）根据实验数据计算圆柱、圆筒和木球的转动惯量理论值，估算圆柱转动惯量理论值的不确定度，表示计算结果。
（7）间接比较法测量载物金属盘的转动惯量和扭转常数，分别估算不确定度，表示测量结果。
（8）间接比较法测量或直接测量圆筒的转动惯量I筒，估算估算不确定度，表示测量结果；并与理论值比较，计算百分误差。
（9）直接测量木球的转动惯量I球，估算估算不确定度，表示测量结果；并与理论值比较，计算百分误差。
（10）直接测量金属细杆的转动惯量I杆，摆动周期10个周期一测，测量1次。
（11）改变金属滑块质心轴相对摆轴的距离x，直接测量金属细杆加滑块的转动惯量I，摆动周期10个周期一测，测量1次。
I x＝I－I杆＝I0+mx2，I x～x2图线，验证平行轴定理。
（12）实验有关的理论计算公式和一些参考数据，请参考教材P194的附录。
（13）列表记录数据，表格规范，不能使用铅笔记录数据。
（14）在数据签字之前不要整理实验仪器，保持测量原貌；老师检查合格、数据签字之后必须整理好实验器材，方可离开实验室。
5．问题思考与讨论（1）扭摆法测量转动惯量的基本原理是什么？实验中是怎样实现的？（2）实验中为什么要测量扭转常数？采用了什么方法？（3）物体的转动惯量与哪些因素有关？（4）验证平行轴定理实验中，验证的金属滑块还是金属细杆的？为什么？（5）验证平行轴定理实验中，金属细杆的作用是什么？（6）摆动角的大小是否会影响摆动周期？如何确定摆动角的大小？（7）实验过程中要进行多次重复测量对每一次摆角应做如何处理？（8）测量转动周期时为什么要采用测量多个周期的方法？此方法叫做什么方法？一般用于什么情况下？（10）根据误差分析，要使本实验做得准确，关键应抓住哪几个量的测量，为什么?（11）实验中各个长度的测量为什么要使用不同的测量仪器?（12）实验中如何判断测量数据是否合理？（三）实验报告实验5－15用扭摆法测定物体转动惯量〔教学目的〕1．学会扭摆法测量物体转动惯量的基本原理和实现方法。
2．理解“对称法”验证平行轴定理的实验思想，学会验证平行轴定理的实验方法。
3．学习间接比较法测量转动惯量的实验方法，掌握定标测量思想方法。
4．学会光电转换测量时间的累积放大法。
5．掌握直接测量和间接测量不确定度的估算方法。
6．学会判断理论和实验是否相符的作图法。
〔实验原理、设计思想及实现方法〕1．转动惯量与扭摆振动周期转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，是研究、设计、控制转动物体运动规律的重要工程技术参数。
如钟表摆轮、精密电表动圈的体形设计、枪炮的弹丸、电机的转子、机器零件、导弹和卫星的发射等，都不能忽视转动惯量的大小。
因此测定物体的转动惯量具有重要的实际意义。
刚体的转动惯量与刚体的质量分布、形状和转轴的位置都有关系。
对于形状较简单的刚体，可以通过计算求出它绕定轴的转动惯量，但形状较复杂的刚体计算起来非常困难，通常采用实验方法来测定。
转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量，与转动惯量的关系，进行转换测量。
本实验使物体作扭转摆动，由于摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。
扭摆的构造如图1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，以降低摩擦力矩，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：θk M -= （1） 式中，k 为弹簧的扭转常数。
根据转动定律βI M =式中，I 为物体绕转铀的转动惯量，β为角加速度，由上式得I M=β （2）令I k =2ω，且忽略轴承的摩擦阻力矩，由式（1）、（2）得： θωθθβ222-=-==I kdt d上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速与角位移成正比，且方向相反，此方程的解为：)cos(φωθ+=t A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：k IT πωπ22==（3）由（3）式可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在I 和k 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。
2．转动惯量平行轴定理理论分析证明，若质量为m 的物体绕通过质心轴的转动惯量为I 0时，当转轴平行移动距离x 时，则此物体的转动惯量变为I 0+mx 2。
称为转动惯量的平行轴定理。
〔仪器用具〕1．实验仪器和用具实验仪器和用具如图2和3所示。
托盘天平和砝码待测物体转动惯量测试仪图1扭摆的构造1－垂直轴，2－蜗簧，3－水平仪（1）转动惯量测试仪：通过光电传感器测量物体摆动的周期。
（2）电子天平、托盘天平：测量待测物体的质量。
（3）米尺、卡尺：测量待测物体的长度和直径。
（4）待测物体：金属载物盘，塑料圆柱，金属圆筒，金属细杆，金属滑块等。
2．实验仪器的使用（1）调节光电传感器在固定支架上的图3 TH-2型转动惯量测试仪面板高度，使被测物体上的挡光杆能自由地通过光电门，再将光电传感器的信号传输线插入主机输入端（位于测试仪背面）。
（2）开启主机电源，“摆动”指示灯亮，参量指示“P1”、数据显示为“一―――”。
（3）本机默认设定扭摆的周期数为10，如要更改，按“置数”键，显示“n＝10”，按“上调”键，周期数依次加1，按“下调”键，周期数依次减1，周期数只能在1~20范围内任意设定，再按“置数”键确认，显示“F1 end”，周期数一旦予置完毕，除复位和再次置数外，其它操作均不改变予置的周期数，但更改后的周期数不具有记忆功能，一旦切断电源或按“复位”键，便恢复原来的默认周期数。
（4）按“执行”键，数据显示为“000.0”，表示仪器己处在等待测量状态，此时，当被测的往复摆动物体上的挡光杆第一次通过光电门时，仪器即开始连续计时，直至仪器所设定的周期数时，便自动停止计时，由“数据显示”给出累计的时间，同时仪器自行计算周期C1予以存贮，以供查询和作多次测量求平均值，至此，P1（第一次测量）测量完毕。
（5）按“执行”键，“P1”变为“P2”，数据显示又回至“000.0”，仪器处在第二次待测状态，本机设定重复测量的最多次数为5次，即（P1，P2…P5）。
通过“查询”键可知多次测量的周期值Ci，（i=1，2…5）以及它的平均值“CA”。
〔实验内容与要求〕1．实验内容（1）调节扭摆水平和转动惯量测试仪处于测量状态。
（2）测定扭摆的仪器常数即弹簧的扭转常数。
（3）测量塑料圆柱体、金属圆筒和木球的转动惯量，并与理论值比较，计算百分误差。
（4）测量滑块位置不同时的转动惯量，验证转动惯量平行轴定理。
2．测量与数据处理要求（1）做实验前仔细阅读“实验指示牌”中各项内容，并且贯彻在自己的实验中。
（2）自己阅读教材和仪器使用说明书，学会测量仪器的使用。
（3）累加放大法测量摆动周期T，10个周期一测，测量5次。
（4）质量采用电子天平测量，是否多次测量，自己根据测量结果确定。
（5）长度量采用游标卡尺测量，圆柱的每个待测量测量5次，其余的单次测量。
（6）根据实验数据计算圆柱、圆筒和木球的转动惯量理论值，估算圆柱转动惯量理论值的不确定度，表示计算结果。