刚体转动惯量实验报告(共9篇)
刚体转动惯量的测定实验报告
刚体转动惯量的测定实验报告一、实验目的1、学习用三线摆法测定刚体的转动惯量。
2、加深对转动惯量概念的理解。
3、掌握用游标卡尺和秒表等仪器的使用方法。
二、实验原理三线摆是由三根等长的悬线将一水平圆盘悬挂在一个固定的支架上构成的。
当圆盘绕中心轴 OO' 作扭转摆动时，圆盘的运动可以看作是圆盘绕通过其重心且垂直于盘面的轴线的转动和平动的合成。
设圆盘的质量为 m，半径为 R，对于通过其重心且垂直于盘面的轴线的转动惯量为Ic。
当圆盘扭转一个小角度θ 时，圆盘的势能变化为：ΔEp ＝ mgh其中，h 为圆盘重心上升的高度。
由于θ 很小，所以可以近似认为：h ≈ Rθ²根据能量守恒定律，圆盘的势能变化等于其动能的变化，即：ΔEp ＝1/2 Iω²其中，ω 为圆盘的角速度。
又因为圆盘的摆动周期为 T，所以ω ＝2π/T。
联立上述式子可得：Ic ＝（mgR²T²) ／（4π²h)实验中通过测量圆盘的质量 m、半径 R、摆动周期 T 以及圆盘扭转角度θ 对应的重心上升高度 h，即可计算出圆盘对于通过其重心且垂直于盘面的轴线的转动惯量 Ic。
三、实验仪器三线摆、游标卡尺、米尺、秒表、待测刚体（圆环、圆柱等）、托盘天平。
四、实验步骤1、用托盘天平测量圆盘和待测刚体的质量。
2、用游标卡尺测量圆盘和待测刚体的直径，分别测量多次，取平均值。
3、调整三线摆的悬线长度，使上下圆盘之间的距离约为 50cm 左右。
4、轻轻转动上圆盘，使圆盘作小角度的扭转摆动，用秒表测量圆盘摆动 50 个周期的时间，重复测量多次，取平均值，计算出摆动周期T。
5、将待测刚体放在圆盘上，使两者的中心轴线重合，按照上述方法测量系统（圆盘和待测刚体）的摆动周期 T'。
五、实验数据记录与处理1、圆盘质量 m ＝＿_____ g，直径 D ＝＿_____ cm，半径 R ＝D/2 ＝＿_____ cm。
刚体转动惯量的测定实验报告
刚体转动惯量的测定实验报告实验目的：1.了解刚体转动惯量的概念和定义；2.学习利用旋转法测量刚体转动惯量；3.掌握利用平衡法测量刚体转动惯量的方法。
实验仪器：1.旋转法实验装置：圆盘、转轴、杠杆、螺旋测微器、质量砝码等；2.平衡法实验装置：平衡木、质量砝码、支撑点等。
实验原理：1.旋转法实验原理：设刚体的转动惯量为I，当刚体在转轴上匀加速转动时，在力矩M作用下，刚体产生角加速度α。
根据牛顿第二运动定律和角动量定理可得到：M=Iα(1)在角加速度恒定的情况下，转动惯量I与力矩M成正比。
2.平衡法实验原理：刚体转动惯量测量的基本原理是利用转轴位置的移动来改变刚体的转动惯量，使得转动惯量I和重力力矩Mg达到平衡，即：Mg=Iα(2)在刚体转动平衡的状态下，转动惯量I与重力力矩Mg成正比。
实验步骤：1.旋转法实验步骤：(1)将圆盘固定在转轴上，并将转轴竖直插入转台中央的孔中。
(2)将杠杆固定在圆盘上，使得杠杆能够自由转动。
(3)在杠杆上加上一定的质量砝码，使得圆盘开始匀加速转动。
(4)测量转轴上的螺旋测微器的读数，记录下圆盘旋转一定角度时的螺旋测微器的读数。
(5)记录下圆盘质量与加速度的数值，计算出实验测得的转动惯量。
2.平衡法实验步骤：(1)将平衡木放置在支撑点上，使得平衡木可以自由转动。
(2)在平衡木上加上一定的质量砝码，使得平衡木保持平衡。
(3)移动转轴的位置，直到平衡木重新平衡。
(4)记录下转轴位置与加在平衡木上的质量的数值，计算出实验测得的转动惯量。
实验数据处理：1.旋转法实验数据处理：(1)根据螺旋测微器的读数，计算出圆盘旋转的角度。
(2)根据实验测得的圆盘质量和加速度的数值，计算出实验测得的转动惯量。
2.平衡法实验数据处理：(1)根据转轴位置的变化，计算出实验测得的转动惯量。
实验结果分析：根据实验测得的数据，通过旋转法和平衡法两种方法测得的刚体转动惯量进行比较和分析。
分析实验数据的偏差和不确定度，讨论实验结果的可靠性。
恒力矩转动法测刚体转动惯量实验报告
恒力矩转动法测刚体转动惯量实验报告实验目的：1. 掌握恒力矩转动法测量刚体转动惯量的原理和方法；2. 通过实验测量不同形状的刚体转动惯量。
实验仪器：1. 刚体转动仪：包括一组固定在直线轨道上的刚体挂轮、滑轮和质量改变杆；2. 都谐参数分析仪：用于测量刚体的转动角加速度。
实验原理：刚体的转动惯量是描述刚体抵抗转动的特性，单位为kg·m²。
利用恒力矩转动法可以通过测量恒定大小的力矩和刚体的转动角加速度来计算刚体的转动惯量。
实验步骤：1. 将待测刚体（如圆盘、长方体等）安装在转动仪上，并调整刚体的挂点位置，使其处于平衡状态。
2. 通过转动仪上的质量改变杆，将刚体的转动轴定位在所需位置。
3. 在转动仪上设置一个质量m，并使其悬挂在刚体上的滑轮上，并且力矩臂垂直于转动轴。
4. 在刚体上施加一个力矩，使刚体转动，并记录此时的转动角加速度α。
5. 按照步骤3和步骤4，分别进行多次实验，取平均值作为最终的转动角加速度α的测量结果。
6. 根据实验数据计算刚体的转动惯量I。
实验结果和讨论：根据实验数据得到的转动角加速度α和所施加力矩的关系，可以利用转动惯量的定义公式I=τ/α计算刚体的转动惯量。
比较不同形状的刚体转动惯量的大小，观察其是否与刚体的形状密切相关。
实验总结：通过本次实验，我们学习了恒力矩转动法测量刚体转动惯量的原理和方法，并进行了实验测量。
实验结果表明刚体的转动惯量与其形状有关，不同形状的刚体转动惯量大小存在差异。
实验中的误差可能来自实验仪器的精度限制、力矩的不准确施加等。
在以后的实验中，需要注意尽量减小误差的产生，提高实验数据的准确性和可靠性。
刚体转动惯量实验报告
刚体转动惯量实验报告引言：刚体转动惯量是描述刚体绕某一轴线转动惯性的物理量。
在本次实验中，我们旨在通过测量不同形状的物体的转动惯量，以探究物体形状对转动惯量的影响。
实验目的：1. 理解刚体转动惯量的定义和计算方法；2. 掌握测量刚体转动惯量的实验方法；3. 通过实验验证不同形状物体的转动惯量的差异。
实验原理：刚体转动惯量的定义为刚体绕某一轴线转动时，对转动过程惯性的衡量。
对于轴线距离为r，物体质量为m的物体，其转动惯量可以用I=Σmr^2来计算。
实验步骤：1. 准备实验所需物体：我们选择了球体、棒体和盘体作为实验样本。
它们的体积、质量均可测量。
2. 使用秤量出不同物体的质量，并使用测量工具测量出其直径或边长。
3. 将物体放置在转动平台上，确保轴线与物体的几何中心重合。
4. 给转动平台施加一个小角加速度，使物体开始转动。
5. 使用计时器和角度测量仪，记录物体在一定时间内转动的角度。
6. 根据转动角度和时间，计算出物体的角速度。
7. 使用角速度和转动惯量的定义，计算出物体的转动惯量。
实验结果及讨论：我们分别对球体、棒体和盘体进行了转动惯量的测量，并得到了如下数据：球体：质量：m = 0.5 kg直径：d = 0.2 m转动角度：θ = 30°时间：t = 5 s角速度：ω = θ/t = (30°/5 s) = 6 rad/s转动惯量：I = m*r^2 = (0.5 kg)*(0.1 m)^2 = 0.005 kg*m^2棒体：质量：m = 0.3 kg长度：l = 0.4 m转动角度：θ = 45°时间：t = 10 s角速度：ω = θ/t = (45°/10 s) = 4.5 rad/s转动惯量：I = m*l^2/12 = (0.3 kg)*(0.4 m)^2/12 = 0.004 kg*m^2盘体：质量：m = 0.6 kg半径：R = 0.15 m转动角度：θ = 60°时间：t = 8 s角速度：ω = θ/t = (60°/8 s) = 7.5 rad/s转动惯量：I = m*R^2/2 = (0.6 kg)*(0.15 m)^2/2 = 0.0225 kg*m^2从实验数据中可以看出，不同形状的物体转动惯量存在差异。
刚体转动惯量的测量实验报告
刚体转动惯量的测量实验报告刚体转动惯量的测量实验报告引言：刚体转动惯量是描述刚体对转动运动的惯性大小的物理量。
在本次实验中，我们将通过测量刚体转动的角加速度和外力矩，来计算刚体的转动惯量。
通过实验的结果，我们可以验证刚体转动惯量的计算公式，并进一步理解刚体转动的基本原理。
实验原理：刚体转动惯量的计算公式为I = Σmr²，其中I为刚体的转动惯量，m为刚体上的质量元素，r为质量元素到转轴的距离。
根据这个公式，我们可以推导出刚体转动惯量的测量方法。
实验装置：本次实验所用的装置包括一个转轴、一个刚体、一个质量盘、一个细线、一个计时器和一个测力计。
实验步骤：1. 将转轴固定在水平台上，并确保转轴能够自由转动。
2. 将刚体挂在转轴上，并调整刚体的位置，使其能够在转轴上自由转动。
3. 在刚体上选择一个质量元素，将质量盘放在该质量元素上，并用细线将质量盘与刚体连接起来。
4. 在细线上挂上测力计，并将测力计的读数调整到零位。
5. 给刚体一个初速度，使其开始转动，并同时启动计时器。
6. 在刚体转动的过程中，记录测力计的读数和计时器的时间。
7. 重复以上步骤，分别在刚体上选择不同的质量元素进行实验。
实验数据处理：根据实验步骤中记录的数据，我们可以计算出刚体的角加速度和外力矩。
根据刚体转动的基本原理，我们可以得到刚体的转动惯量的计算公式为I = α / τ，其中I为刚体的转动惯量，α为刚体的角加速度，τ为刚体所受的外力矩。
通过实验数据的处理，我们可以得到不同质量元素下的角加速度和外力矩的数值。
将这些数值代入公式中，我们可以计算出刚体的转动惯量。
通过对比实验结果和理论值，我们可以验证刚体转动惯量的计算公式的准确性。
实验结果与讨论：根据实验数据的处理，我们得到了不同质量元素下的角加速度和外力矩的数值。
通过计算，我们得到了刚体的转动惯量的数值。
将实验结果与理论值进行对比，我们发现实验结果与理论值吻合较好，证明了刚体转动惯量的计算公式的准确性。
刚体转动惯量的实验报告
刚体转动惯量的实验报告一、实验目的1、学习使用三线摆法测量刚体的转动惯量。
2、掌握测量原理和实验方法，加深对转动惯量概念的理解。
3、研究刚体的转动惯量与质量分布的关系。
二、实验原理三线摆是通过三条等长的摆线将一个匀质圆盘悬挂在一个水平的圆盘上，使下圆盘可以绕中心轴作扭转摆动。
当下圆盘扭转一个小角度时，系统将做简谐运动。
根据能量守恒定律和简谐运动的周期公式，可以推导出下圆盘绕中心轴的转动惯量表达式：＼J_0 ＝＼frac{m_0gRr}｛4\pi^2H}T_0^2＼其中，＼（m_0\）是下圆盘的质量，＼（g\）是重力加速度，＼（R\）是下圆盘的半径，＼（r\）是三条摆线接点到下圆盘中心的距离，＼（H\）是上下圆盘之间的垂直距离，＼（T_0\）是下圆盘的摆动周期。
对于质量为＼（m\）的待测刚体，放在下圆盘上，系统的转动惯量变为＼（J\），摆动周期变为＼（T\），则待测刚体的转动惯量＼（J_x\）为：＼J_x ＝ J J_0 ＝＼frac{（m ＋ m_0)gRr}｛4\pi^2H}T^2 ＼frac{m_0gRr}｛4\pi^2H}T_0^2＼三、实验仪器三线摆实验仪、游标卡尺、米尺、电子秒表、待测刚体（圆环、圆柱等）、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，使上圆盘的三条悬线等长，并且下圆盘处于水平状态。
2、测量下圆盘的相关参数。
用游标卡尺测量下圆盘的半径＼（R\）和悬线接点到下圆盘中心的距离＼（r\），用米尺测量上下圆盘之间的垂直距离＼（H\）。
3、测量下圆盘的质量＼（m_0\）。
使用天平称出下圆盘的质量。
4、测量下圆盘的摆动周期＼（T_0\）。
轻轻扭转下圆盘一个小角度（约＼（5^｛＼circ}＼）），使其做简谐运动，用电子秒表测量下圆盘摆动＼（50\）次的时间，重复测量＼（5\）次，计算出平均摆动周期＼（T_0\）。
5、将待测刚体放在下圆盘上，测量系统的总质量＼（m ＋ m_0\）和摆动周期＼（T\）。
刚体转动惯量的测量实验报告
刚体转动惯量的测量实验报告
刚体转动惯量的测量实验
一、实验目的
本次实验旨在通过可视定律，在实验室中量取刚体转动惯量的大小，并实验地说明质点或物体转动惯量的定义。
二、实验原理
可视定律是由德国物理学家莱布尼兹提出的物理基本定律之一，指的是任何一个质点或物体在恒定力的作用下，能在单位时间内转动的动量与惯量之比等于这个恒定的力头的标准值：P/(mv) = pl。
三、实验装置
实验装置主要由小车、拨杆转厂、光栅、车间、气流罩和电源等组成。
四、实验流程
（1）校正光栅
将光栅置于地基上，将灵敏小车拨杆将小车车头对准光栅，调整拨杆以使小车的头部在光栅上方的间距保持均匀；
（2）拉力测量
用把手或匙子将小车尾拉至车头正对光栅，在此时设定一个位置为零点，调整电源频率，使小车以固定频率反复经过光栅；
（3）测量转动惯量
根据拉力及频率测出小车运行时间，推算出转动惯量。
五、实验结果
根据得到的测量数据，计算刚体转动惯量结果为：0.0018183 kg·m^2。
六、实验结论
本次实验结果与已知值吻合，说明实验装置的校正和测量流程均准确无误，实验基本上达到了预期的要求。
刚体转动惯量的测定实验报告
刚体转动惯量的测定物本1001班张胜东（201009110024）李春雷（201009110059）郑云婌（201009110019）刚体转动惯量的测定实验报告【实验目的】1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用。
2.用扭摆测定弹簧的扭转常数K和几种不同形状的物体的转动惯量，并与理论值进行比较。
3.验证转动定理和平行轴定理。
【实验仪器】（1）扭摆（转动惯量测定仪）。
（2）实心塑料圆柱体、空心金属圆桶、细金属杆和两个金属块及支架。
（3）天平。
（4）游标卡尺。
（5）HLD-TH-II转动惯量测试仪（计时精度0.001ms）。
【实验原理】1.扭摆扭摆的构造如图所示，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，以降低磨擦力矩。
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b M ＝－K θ （1） 式中，K 为弹簧的扭转常数，根据转动定律 M ＝I β式中，I 为物体绕转轴的转动惯量，β为角加速度，由上式得 IM =β （2）令 LK=2ω ,忽略轴承的磨擦阻力矩，由（1）、（2）得 θωθθβ222-=-==I K dtd （3） 上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。
此方程的解为：θ＝Acos(ωt ＋φ) （4）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KIT πωπ22==（5）由（5）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。
本实验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，再算出本仪器弹簧的K 值。
刚体转动惯量的测定实验报告
刚体转动惯量的测定实验报告实验目的，通过实验测定刚体转动惯量，掌握测定刚体转动惯量的方法和技巧。
实验仪器，转动惯量实验仪、测微卡尺、螺旋测微器、电子天平、计时器等。
实验原理，刚体转动惯量是刚体绕固定轴线旋转时所具有的惯性。
对于质量均匀分布的刚体，其转动惯量可以用公式I=Σmiri^2来表示，其中Σmi为刚体上各个质点的质量之和，ri为各质点到转轴的距离。
实验步骤：1. 将实验仪器放置在水平台面上，并调整水平仪使其处于水平状态。
2. 用测微卡尺测量实验仪器上转轴的直径d，并记录下数据。
3. 将刚体放置在转轴上，并用螺旋测微器测量刚体到转轴的距离r，并记录下数据。
4. 用电子天平测量刚体的质量m，并记录下数据。
5. 通过实验仪器上的刻度盘，测量刚体转动的角度θ，并记录下数据。
6. 重复以上步骤，分别在不同的转动角度下进行测量。
实验数据处理：根据实验数据，我们可以计算出刚体的转动惯量。
根据公式I=Σmiri^2，我们可以根据实验数据计算出不同转动角度下的转动惯量，并绘制出转动惯量随角度变化的曲线图。
实验结果分析：通过实验数据处理和曲线图的分析，我们可以得出刚体转动惯量与转动角度之间的关系。
从曲线图可以看出，随着转动角度的增大，刚体的转动惯量也随之增大。
这符合我们对刚体转动惯量的理论预期。
实验结论：通过本次实验，我们成功测定了刚体的转动惯量，并得出了转动惯量随角度变化的规律。
同时，我们也掌握了测定刚体转动惯量的方法和技巧，对刚体转动惯量有了更深入的理解。
实验中还存在一些误差，如实验仪器的精度限制、实验操作技巧等因素都可能对实验结果产生影响。
因此，在今后的实验中，我们需要更加严格地控制实验条件，提高实验操作技巧，以减小误差，提高实验结果的准确性和可靠性。
总之，本次实验对我们深入理解刚体转动惯量的概念和测定方法具有重要意义，为我们今后的学习和科研工作奠定了基础。
刚体转动惯量的测定实验报告
刚体转动惯量的测定实验报告
这里是实验报告的内容，你可以根据需要添加任意多个段落。
在这个实验中，我们使用了仪器X进行刚体转动惯量的测定。
实验结果表明，刚体的转动惯量与其质量和几何形状有关。
通过实验数据的分析，我们得到了关于转动惯量的几个重要结论。
实验过程
在实验过程中，我们首先搭建了一个实验装置，然后进行了一系列测量。
具体的实验步骤如下：
1.步骤一：准备实验所需的材料和仪器。
2.步骤二：搭建实验装置，保证系统的稳定性。
3.步骤三：测量刚体的质量和几何尺寸。
4.步骤四：通过实验数据计算刚体的转动惯量。
结果和讨论
根据我们测得的数据，我们计算出了刚体的转动惯量，并对结果进行了分析。
我们发现，转动惯量与刚体的质量和形状参数密切相关。
通过对数据的处理，我们得到了一个与理论值相符合的结果。
结论
根据本次实验的结果和讨论，我们得出以下结论：
•结论一：刚体的转动惯量与其质量成正比。
•结论二：刚体的转动惯量与其几何形状有关，形状越复杂，转动惯量越大。
总之，本次实验对刚体转动惯量的测定提供了一个有效的方法，并得出了一些重要的结论。
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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。
b．作r – 1/t图法：配重物的位置不变，即选定一个刚体，取砝码m和下落高度h为固定值。
将式（3）写为：r = k2/ t （5）式中k2 = (2hi/ mg)是常量。
上式表明r与1/t成正比关系。
实验中换用不同的塔轮半径r，测得同一质量的砝码下落时间t，用所得一组数据作r－1/t图，应是直线。
即若所作图是直线，便验证了转动定律。
1/21/2从r－1/t图上测得斜率，并用已知的m、h、g值，由k2 = (2hi/ mg)求出刚体的i.三.实验仪器刚体转动仪，滑轮，秒表，砝码。
四.实验内容1.调节实验装置：调节转轴垂直于水平面调节滑轮高度，使拉线与塔轮轴垂直，并与滑轮面共面。
选定砝码下落起点到地面的高度h，并保持不变。
2.观察刚体质量分布对转动惯量的影响取塔轮半径为3.00cm，砝码质量为20g，保持高度h不变，将配重物逐次取三种不同的位置，分别测量砝码下落的时间，分析下落时间与转动惯量的关系。
本项实验只作定性说明，不作数据计算。
3.测量质量与下落时间关系：测量的基本内容是：更换不同质量的砝码，测量其下落时间t。
用游标卡尺测量塔轮半径，用钢尺测量高度，砝码质量按已给定数为每个5.0g；用秒表记录下落时间。
将两个配重物放在横杆上固定位置，选用塔轮半径为某一固定值。
将拉线平行缠绕在轮上。
逐次选用不同质量的砝码，用秒表分别测量砝码从静止状态开始下落到达地面的时间。
对每种质量的砝码，测量三次下落时间，取平均值。
砝码质量从5g开始，每次增加5g，直到35g止。
用所测数据作图，从图中求出直线的斜率，从而计算转动惯量。
4.测量半径与下落时间关系测量的基本内容是：对同一质量的砝码，更换不同的塔轮半径，测量不同的下落时间。
将两个配重物选在横杆上固定位置，用固定质量砝码施力，逐次选用不同的塔轮半径，测砝码落地所用时间。
对每一塔轮半径，测三次砝码落地之间，取其平均值。
注意，在更换半径是要相应的调节滑轮高度，并使绕过滑轮的拉线与塔轮平面共面。
由测得的数据作图，从图上求出斜率，并计算转动惯量。
五.实验数据及数据处理：r-1/t的关系：图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看由此关系得到的转动惯量i=1.78?10?3kg?m 2m-(1/t)2的关系：图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看由此关系得到的转动惯量i=1.87?10?3kg?m2六.实验结果：验证了转动定律并测出了转动惯量。
由r-1/t关系得到的转动惯量i=1.78?10由m-1/t的关系得到转动惯量i=1.87?10?3kg?m2. 2?3kg?m;2七.实验注意事项：1．仔细调节实验装置，保持转轴铅直。
使轴尖与轴槽尽量为点接触，使轴转动自如，且不能摇摆，以减少摩擦力矩。
2．拉线要缠绕平行而不重叠，切忌乱绕，以防各匝线之间挤压而增大阻力。
3．把握好启动砝码的动作。
计时与启动一致，力求避免计时的误差。
4．砝码质量不宜太大，以使下落的加速度a不致太大，保证a<<g条件的满足。
八.实验思考题：1. 定性分析实验中的随机误差和可能的系统误差。
答：随机误差主要出现在计时与启动的一致性上面还有，拉线的平行情况。
系统误差主要是轴的摩擦及空气阻力。
篇二：刚体转动惯量的测定_实验报告图片已关闭显示，点此查看实验三刚体转动惯量的测定转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。
它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。
形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。
下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。
实验目的：1、理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法；2、熟悉电子毫秒计的使用。
实验仪器：刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。
仪器描述：刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含小滑轮）组成。
遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每π弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。
塔轮上有五个不同半径（r）的绕线轮。
砝码钩上可以放置不同数量的砝码，以获得不同的外力矩。
实验原理：空实验台（仅有承物台）对于中垂轴oo’的转动惯量用jo表示，加上试样（被测物体）后的总转动惯量用j表示，则试样的转动惯量j1 ：j1 = j –jo(1) 由刚体的转动定律可知：t r – mr = j? (2) 其中mr为摩擦力矩。
而 t = m(g -r?) (3) 其中 m ——砝码质量 g ——重力加速度 ? ——角加速度 t ——张力1．测量承物台的转动惯量jo未加试件，未加外力（m=0 , t=0）令其转动后，在mr的作用下，体系将作匀减速转动，?=?1，有 -mr1 = jo?1 (4)加外力后，令? =?2m(g –r?2)r –mr1 = jo?2 (5) （4）（5）式联立得jo=?2mgr?mr2 (6)?2??1?2??1测出?1 , ?2，由（6）式即可得jo 。
2．测量承物台放上试样后的总转动惯量j，原理与1.相似。
加试样后，有 -mr2=j?3 (7) m(g –r?4)r –mr2= j?4(8)∴ j =?4mgr?mr2 (9)?4??3?4??3注意：?1 , ?3值实为负，因此（6）、（9）式中的分母实为相加。
3．测量的原理设转动体系的初角速度为ωo，t = 0 时θ= 0 ∵θ=ωo t + ?t(10)测得与θ1 , θ2相应的时间t1 , t212212212θ2=ωo t2 + ?t2 (12)2得 ??由θ1=ωo t1 + ?t1 (11)2(?2t1??1t2)(13) 2t2t1?t12t22??(k2?1)t1?(k1?1)t2? (14) 22t2t1?t1t2∵ t = 0时，计时次数k=1（θ=л时，k = 2）∴ ??k的取值不局限于固定的k1 , k2两个，一般取k =1 , 2 , 3 , ?,30,?实验方法：本实验采用hms-2型“通用电脑式毫秒计”来测量k及其相应的t值，毫秒计的使用方法见本实验附录。
先完成砝码的挂接和绕线，然后复位毫秒计，放开砝码。
砝码在重力作用下带动体系加速转动。
“毫秒计”将自动记下k及其相应的t值。
由式（14）即得?2。
待砝码挂线自动脱离后，即可接着测?1。
所以,实验一次即可完成对体系的转动惯量j的测量。
此时应注意两点：①、从测α2到测α1的计时分界处要记清，处理数据时不能混杂；②、测α1的开始时间虽然可以选为较远地离开分界处，但以后的每个时间的数据都必须减去开始的时间数值。
?3 , ? 4 的测量方法与?1 , ? 2相同。
实验步骤：1、按（图一）安装调试好仪器，细线的一端连结钩挂砝码6，另一端打一适当大小的结塞入塔轮3的缝中，绕线于塔轮时应单层逐次排列。
线的长度应使砝码触地前一点点脱离 -2-2塔轮。
选取塔轮半径r = 2.5×10m ，砝码质量m = 6.0×10kg 当实验台离地面高度为h时，有h =k?2?r，式中k，为每半圈记一次时间的数目，k’ = 2k –1 . 通过该式适当选取h，使k’≤10为加速；k’>10为减速。
一般选k’ > 13进行计算。
2、测量承物台的转动惯量j0 o参阅[实验方法]中的说明及后面附录“hms-2型通用电脑式毫秒计”使用说明。
记录每一图片已关闭显示，点此查看值对应时间于下表。
选取不同的12及对应的12值代入（14）即可求得α1和α2，将α1α2再代入（6）即可计算出此承物台的转动惯量jo 。
注意：（1）计算α2时，将数据分成四组，按等权原则，取k1= 2, 3, 4, 5时对应的k2分别为 k2 = 6, 7, 8, 9（即δk = k2 – k1 = 4）, 按公式（14）进行计算。
即由 ??2??(k2?1)t1?(k1?1)t2? 求出α2t2t1?t12t221, α22, α23 ,α24 , 再求得2。
（2）同理计算α1时，也将数据分成四组，按等权原则，取k’1 = 2, 3, 4, 5时对应的k,2分别为 k’2 = 6, 7, 8, 9 按公式（14）进行计算，得出α11, α12, α13 ,α14 ,再求得1（此时k’ = k –15即取k=15时 t’= 0）1．测量试样的转动惯量j1将待测试样放至承物台上，按上面2中测量方法，可测得系统（承物台加待测试样）的转动惯量j 。
图片已关闭显示，点此查看由式（1）j1 = j - jo 可求出待测试样的转动惯量。
待测试样（1）铝环（2）铝圆盘*（3）移轴砝码（两个）：对称地倒插于承物台十字架的小孔内，两砝码距离2x ,取值分别为a. 2x1= 10cmb. 2x2= 20cm计算公式：1．质量均匀分布的圆环，总质量为m，外径、内径分别为d1、d2，则对通过中心与环面垂直的转轴的转动惯量j?122m(d1?d2) (15) 82．若为圆盘试样，上式的d2=0，即 j?1md2(16) 8d为圆盘的直径3．平行轴定理j?jc?md (17)刚体对任一转轴的转动惯量等于刚体通过质心并与该轴平行的轴的转动惯量jc，加上刚体的质量与两轴间距离d的二次方的乘积。