转动惯量实验报告9篇转动惯量实验报告 测量转动惯量实验报告【实验目的】 1.通过实验加深对刚体运动定律的理解2.学习两种测量刚体转动惯量的实验方法3.练习用曲线拟合方法处理下面是小编为大家整理的转动惯量实验报告9篇,供大家参考。
篇一：转动惯量实验报告
转动惯量实验报告 【实验目的】1.通过实验加深对刚体运动定律的理解 2.学习两种测量刚体转动惯量的实验方法 3.练习用曲线拟合方法处理数据
【实验仪器】
PASCO 转动及扭摆实验组件(包含支架、转动传感器、力传感器、铝盘、测试圆环、挂 钩、砝码、金属丝等)，550 通用接口，Capstone 软件等。
其它:水平尺，螺旋测微计，游标卡尺，钢卷尺，电子天平等
【实验原理】
转动惯量刻画了定轴转动的刚体持转动的能力。转动惯量与刚体的质量分布以及转轴的位置以及取向都有关。比较定轴转动与平移两种运动，我们会发现转动惯量相当于平移中的质量(见表 1)。因此转动惯量的测量对研究刚体运动有非常重要的意义。
对于密度均匀且几何形状规则的物体，转动惯量可以用公式直接计算。比如此次实验要测量的圆环，如果密度均匀，则它绕对称轴旋转的转动惯量
其中 m 为圆环的质量，D, d 分别为圆环的外直径与内直径。对于形状或质量分布不规则的物 体，则需要用实验的方法测量转动惯量。实验中测量转动惯量常用扭摆、复摆和三线摆等方法。
方法 1：利用刚体定轴转动定理 T = Iβ。
对刚体施加恒定的力矩 T，测出对应的角加速度β，两者之比就是转动惯量 I。为了提高测量的准确度，本实验测出一系列力矩 T i 所对应的角加速度β i ，考虑到未知但大小大致不变的摩擦力矩 T μ ，用 T i
= Iβ i
+ T μ 拟合测量数据，得到转动惯量。（需要指出
的是这里的转动惯量是整个系统的转动惯量）。这种方法的优点是可以消除固定摩擦力矩的影响，同时也可以验证转动定理。
方法 2：利用扭摆周期。
图 1 为扭摆的示意图。当刚体相对平衡位置转动角度θ，扭丝(一般是金属丝)会产生一个恢复力矩 T。在扭丝的弹性形变范围内，T 与θ成正比(胡克定律)，即 T = −kθ，k 称为扭力系数。k 可以通过实验的方法测量，也可以根据公式计算。根据弹性理论，对圆柱形扭丝，其中 L 和 d 分别为扭丝的长度与直径，μ为扭丝材料的剪切模量。根据转动定理有 Iθ̈= −kθ， 或者
k =