刚体转动实验
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。
刚体转动实验
刚体转动实验引言物理学中的刚体转动实验是一种非常基础的实验，可以用来研究物体的转动运动规律及其相关的物理量。
在本次实验中，我们选取了一根类似于陀螺的针，通过对其在空气中的旋转运动进行测量，来研究刚体在空气中的转动规律。
本文主要介绍了刚体转动实验的实验原理、实验方法以及实验结果，并分析了实验误差以及可能存在的影响因素。
实验原理1.刚体的转动运动刚体是指质点体系，如果该质点体系的各个质点之间的距离不随时间变化，就可以看作是刚体。
刚体的转动运动可以通过刚体绕定轴的转动来进行观察。
假设刚体以角速度ω绕一条固定轴旋转，则可以通过角加速度α来描述其运动状态。
此外，旋转的角位移Δθ可表示为：Δθ=ωt+(1/2)αt²其中t为时间，角位移的单位为弧度(rad)。
2.转动惯量转动惯量（I）是刚体转动惯性的量度，表示刚体绕其某一轴转动的难易程度。
如果一个物体以角速度ω绕某一轴旋转，它所具有的转动动能（E）可以表示为：E=1/2Iω²其中，转动惯量I的单位为千克·米²（kg·m²），角速度的单位为弧度/秒（rad/s），能量的单位为焦耳（J）。
3.角动量角动量（L）是描述刚体转动的另外一种重要物理量，其用公式表示为：L = Iω其中，I为刚体的转动惯量，ω是刚体的角速度。
实验方法1.实验器材本次实验所需的器材包括：陀螺needle、量角器、卡尺、电子秤、串口数据采集器等。
2.实验步骤（1）将needle放置在量角器上，确定needle与量角器的成钝角。
（2）用卡尺测量needle的长度，并进行称重，得到needle的质量。
（3）将needle在空气中沿垂直于实验桌面方向将其转动，记录转动过程中的旋转时间t和旋转圈数n。
（4）根据调校好的量角器表示工具，读取needle初末位置之间的角度差Δθ。
（5）根据实验参数和物理公式，计算出needle转动的转动角速度ω和角加速度α，进而求解needle的转动惯量I。
刚体转动实验报告
一、实验目的1. 验证刚体转动定律。
2. 测定刚体的转动惯量。
3. 探讨刚体转动惯量与质量分布的关系。
4. 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，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比。
即：\[ M = I \alpha \]其中，\( M \) 为外力矩，\( I \) 为刚体的转动惯量，\( \alpha \) 为角加速度。
2. 转动惯量：刚体对某一轴的转动惯量，等于刚体上各质点对该轴的转动惯量之和。
其数值为：\[ I = \sum_{i=1}^{n} m_i r_i^2 \]其中，\( m_i \) 表示刚体的某个质点的质量，\( r_i \) 表示该质点到转轴的垂直距离。
3. 应用转动定律求转动惯量：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 \( h \)，则有：\[ h = \frac{1}{2} a t^2 \]刚体受到张力的力矩为 \( T r \) 和轴摩擦力力矩 \( M_f \)。
由转动定律可得到刚体的转动运动方程：\[ T r - M_f = I \alpha \]绳与塔轮间无相对滑动时有 \( a r = \frac{mg - T}{m} \)，上述四个方程联立可得：\[ M_f = \frac{m r}{2} g - T r \]因此，转动惯量 \( I \) 可表示为：\[ I = \frac{m r}{2} g - \frac{T r}{\alpha} \]由于 \( M_f \) 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 \( a \ll g \)，所以可得到近似表达式：\[ I \approx \frac{m r}{2} g \]三、实验仪器1. 刚体转动仪2. 滑轮3. 秒表4. 砝码5. 测量尺四、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，使拉线与塔轮接触良好。
刚体转动惯量测量实验
刚体转动惯量测量实验实验介绍本实验旨在通过实验测量刚体的转动惯量，进一步加深学生对刚体力学的理解。
刚体的转动惯量是描述刚体抵抗转动运动的性质的一个重要物理量，对于刚体的旋转运动具有重要意义。
实验原理在本实验中，我们将采用实验仪器，通过测量刚体在不同转动半径下的转动时间，然后根据实验数据计算刚体的转动惯量。
刚体的转动惯量和质量以及转动半径有关，可以通过以下公式进行计算：\[I = mr^2\]其中，\[I\]是刚体的转动惯量，\[m\]是刚体的质量，\[r\]是刚体的转动半径。
实验装置1.刚体转动实验仪器2.计时器3.直尺4.实验记录表实验步骤1.根据实验要求选择合适的刚体，并测量其质量\[m\]。
2.调整刚体转动实验仪器，设置好转动轴，保证转动无阻力。
3.定标：利用直尺测量刚体旋转半径\[r\]，并记录。
4.手动将刚体推动，在计时器开始计时时释放刚体，记录刚体转动的时间\[t\]。
5.重复以上步骤，分别在不同的转动半径下进行实验。
实验数据处理1.根据实验记录表整理实验数据，计算不同转动半径下的刚体转动惯量。
2.利用实验数据绘制转动半径与转动惯量的关系曲线，分析数据的规律性。
实验注意事项1.操作实验仪器时要小心谨慎，避免损坏实验装置。
2.实验数据应尽量准确，避免实验误差的出现。
实验结论通过本实验的实验操作和数据处理，我们可以得出刚体的转动惯量与质量和转动半径的关系。
实验结果表明，刚体的转动惯量与其质量和转动半径的平方成正比关系。
这一实验结果验证了刚体转动惯量的计算公式，并且加深了我们对刚体力学的理解。
实验展望在今后的学习中，我们可以进一步深入研究刚体的转动运动性质，探讨更多与刚体力学相关的问题，提高的我们对物理学科的理解和应用能力。
以上是关于刚体转动惯量测量实验的实验报告，希望对大家有所帮助。
刚体转动惯量的测定实验结论
刚体转动惯量的测定实验结论是：根据实验结果可以得出，刚体的转动惯量与其质量分布和形状有关。
具体而言，当刚体绕过质心轴旋转时，它的转动惯量可以表示为：
I = Σmr²
其中，I表示刚体的转动惯量，Σ表示对所有质点求和，m表示每个质点的质量，r表示每个质点相对于旋转轴的距离。
在实验中，通常会采用不同的方法来测定刚体的转动惯量。
以下是几种常见的实验方法和相应的结论：
1. 旋转法：通过将刚体悬挂在一个旋转轴上，测定刚体在旋转过程中的角加速度和悬挂质量等参数，计算得到转动惯量。
实验结果表明，转动惯量与刚体的质量和悬挂点的位置有关。
2. 挂轴法：将刚体固定在一个水平轴上，并允许其进行摆动。
通过测定刚体的周期和摆动轴的长度等参数，可以计算出转动惯量。
实验结果表明，转动惯量与刚体的质量和摆动轴的长度有关。
3. 转动台法：将刚体放置在一个转动台上，通过测定转动台的角加速度、刚体质量和转动台半径等参数，可以计算出转动惯量。
实验结果表明，转动惯量与刚体的质量和转动台半径有关。
需要注意的是，不同形状和质量分布的刚体的转动惯量会有所不同。
通过实验测定转动惯量可以帮助我们了解刚体的特性，并在物理学和工程学等领域中应用于相关计算和分析中。
刚体转动实验的具体步骤(含图片)
第一步：先测量圆柱的直径，圆盘的内外径，两圆柱在底盘上的距离，底盘至上端的高度
第二步：调试转动惯量测量仪，是挡光圆柱距光门2厘米；并且能使挡光圆柱顺
利转过光门不发生碰撞
第三步：将转盘上方的圆柱至于中间位置，且是底盘平稳
第四步：调试转动惯量测试
仪，先按复位，再按置数，再按执行，默认周期为30，计数61次，单个周期为最终时间除以三十
第五步：将圆环和圆柱至于底盘上，测量各自的周期
质量都有标注
具体的实验报告，如下图。
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)
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。
刚体转动惯量的测量
刚体转动惯量的测量1. 引言刚体转动惯量是描述刚体绕某一轴旋转时所表现出的惯性特性，它反映了刚体对旋转运动的抵抗能力。
测量刚体转动惯量对于研究物体的旋转运动和确定物体的物理特性具有重要意义。
本文将介绍刚体转动惯量的定义、测量方法以及实验步骤。
2. 刚体转动惯量的定义刚体转动惯量（或称为“转动惯性矩”）是描述刚体绕某一轴旋转时所表现出的抵抗力矩大小的物理量。
它与刚体质量分布和轴线位置相关，可以用数学公式表示为：I=∫r2⋅dm其中，I为刚体相对于旋转轴的转动惯量，r为质点到旋转轴的距离，dm为质点的微小质量。
3. 测量方法3.1 转动定律法利用牛顿第二定律和角加速度与力矩之间的关系，可以通过测定加速度和力矩来计算刚体的转动惯量。
具体步骤如下：1.将待测刚体固定在水平轴上，并使其能够绕该轴自由旋转。
2.在刚体上施加一个垂直于旋转轴的力矩，使刚体产生角加速度。
3.测量施加力矩前后刚体的角加速度，并计算力矩大小。
4.根据牛顿第二定律和角加速度与力矩之间的关系，计算出刚体的转动惯量。
3.2 定滑轮法利用滑轮原理，可以通过测量绕定滑轮旋转的物体的线速度、重物块质量以及滑轮半径来计算刚体的转动惯量。
具体步骤如下：1.将待测刚体固定在定滑轮上，并使其能够自由旋转。
2.在滑轮上挂一重物块，将其与刚体通过一根绳子相连。
3.调整重物块的高度，使得刚体开始自由旋转。
4.测量重物块下降的高度和旋转时间，并记录滑轮半径和重物块质量。
5.根据滑轮原理和动能定理，计算出刚体的转动惯量。
4. 实验步骤4.1 转动定律法实验步骤1.准备实验装置：水平轴、刚体、力矩测量仪器等。
2.将刚体固定在水平轴上，并保证其能够自由旋转。
3.在刚体上施加一个垂直于旋转轴的力矩，使其产生角加速度。
4.使用力矩测量仪器测量施加力矩前后的角加速度，并记录下来。
5.根据牛顿第二定律和角加速度与力矩之间的关系，计算出刚体的转动惯量。
4.2 定滑轮法实验步骤1.准备实验装置：定滑轮、刚体、重物块、绳子等。
测量刚体的转动惯量实验报告及数据处理
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实验讲义补充：
1. 刚体概念：刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。
2. 转动惯量概念：转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。
它取决于刚体的总质量，质量分布、形状大小和转轴位置
3. 转动定律：合外力矩=转动惯量×角加速度
4. 转动惯量叠加：
空盘：（1）阻力矩（2）阻力矩＋砝码外力→J1
空盘＋被测物体：（1）阻力矩（2）阻力矩＋砝码外力→J2
被测物体：J3=J2-J1
5.
6. 3组
7.
8.
9.
10. 11.
12. 1. 2. 3. 误差（1）（注意：直接测量的是直径）,x1,x2,x3,x4,x5,x6,i=6，计算x 平均值，
取n=6时的1.05
，我们处理为0 C=1.05,仪器允差0.02mm,δB=0.01905mm
总误差：,ux=0.01905m m
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,u rx=0.01905/11.99=0.1589%
R=11.99mm±0.01905mm
urx=0.1589%
计算转动惯量的结果表示：
，总误差：uJ=，相对不确定=uJ/J 圆环：，同上.
（2）
实验测量计算的误差：。
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。
刚体转动惯量的测量
刚体转动惯量的测量一、引言刚体转动惯量是描述刚体旋转惯性的物理量，通常用$I$表示。
测量刚体转动惯量是物理学实验中的重要内容之一，也是学习力学的基础。
本文将介绍刚体转动惯量的测量方法及其原理。
二、刚体转动惯量的定义刚体转动惯量是描述刚体绕某个轴旋转时所表现出来的抵抗力矩大小的物理量。
它可以用下式表示：$$I=\int r^2dm$$其中，$r$为质点到轴线距离，$m$为质点质量。
三、测量方法1. 弹簧振子法弹簧振子法是一种简单易行、精度较高的测量方法。
其原理是利用一个弹簧挂上待测物体，在水平方向上使其偏离平衡位置，并释放后记录振动周期和弹簧伸长长度，通过计算得到刚体转动惯量。
2. 陀螺仪法陀螺仪法利用陀螺仪在空间中保持自身方向不变的特性，将陀螺仪固定在待测物体上，并让其绕轴旋转，通过测量陀螺仪的进动角速度和陀螺仪的自由进动周期来计算刚体转动惯量。
3. 转动台法转动台法是一种较为常见的测量方法，其原理是利用一个转动台将待测物体固定在上面，并通过电机驱动使其绕轴旋转，通过测量电机输出功率和角加速度来计算刚体转动惯量。
四、实验步骤以弹簧振子法为例，具体实验步骤如下：1. 将弹簧挂在水平方向上，等待弹簧稳定后记录其长度$L_0$。
2. 将待测物体挂在弹簧上，并使其偏离平衡位置，记录振动周期$T$和弹簧伸长长度$\Delta L$。
3. 计算物体质量$m$和弹簧劲度系数$k$：$m=\frac{4\pi^2L_0}{gT^2}$，$k=\frac{mg}{\Delta L}$。
4. 计算刚体转动惯量：$I=\frac{kL^2}{4\pi^2}$，其中$L$为待测物体与轴线之间的距离。
五、注意事项1. 实验过程中应注意安全，避免物体脱落或伤人。
2. 测量时应保证待测物体与轴线之间的距离$L$尽可能大，以提高测量精度。
3. 实验数据应多次重复测量，取平均值作为最终结果。
六、总结刚体转动惯量是描述刚体旋转惯性的物理量，其测量方法有多种。
刚体转动惯量实验报告(共9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。
刚体转动惯量实验总结
刚体转动惯量实验总结刚体转动惯量实验是物理学中重要的实验之一。
本实验主要是用来测量物体绕特定轴的旋转惯量，即刚体转动惯量。
实验材料：- 一盘子状物体；- 一根长杆；- 一支直尺；- 一份弹簧秤；- 一份计时器。
实验过程：首先将盘子状物体用杆子刺穿，使其向水平方向延伸。
然后再将盘子固定在轴心上，使盘子能够自由旋转。
接下来，利用直尺测量杆子的长度，并记录下来。
然后使用弹簧秤测量杆子顶端的拉力，同时记录下来。
最后，用计时器测量盘子绕轴心旋转的时间，并记录下来。
实验原理：当一个刚体绕轴旋转时，需要一定的力矩才能使其转动。
当这个力矩是恒定的时候，刚体的旋转速度也是恒定的。
而对于不同的刚体，所需的力矩是不同的，这个力矩与刚体转动惯量有关。
因此测量刚体的转动惯量是非常重要的。
实验结果：在本实验中，我们可以通过测量得出盘子状物体所需的力矩大小，和盘子状物体绕轴转动所需的时间，并据此计算出转动惯量。
实验结果将有助于我们更好地了解刚体的性质和行为，同时也可用来研究物体的力学特性，如旋转惯量、惯性力等。
实验注意事项：1. 在实验前，应检查实验器材是否完好无损。
2. 在测量杆子长度时，应尽量保证其垂直于地面。
3. 在测量拉力时，应尽可能保证被测物体处于平衡状态。
4. 应尽可能保持实验环境静止，以确保测量的准确性。
总之，刚体转动惯量实验是一项非常重要的实验，旨在帮助我们深入了解刚体的机械特性和行为。
通过这个实验，我们能够更好地理解力学知识，从而为未来的学习和探索打下坚实的基础。
刚体转动惯量实验数据
刚体转动惯量实验数据简介刚体转动惯量是一个描述刚体物理性质的物理量，它与物体的形态和质量分布有关。
本文将介绍刚体转动惯量的实验数据以及实验方法。
实验方法本实验采用万能测力计、计时器和转动惯量测量仪器进行测量，实验步骤如下：1.将标准圆盘固定在转轴上，调整好测量仪的位置和高度。
2.在圆盘边缘均匀分布固定重物，记录每个重物的质量和位置。
3.启动计时器，用力旋转圆盘，使其绕转轴快速旋转。
4.记录圆盘的转速和旋转时间。
5.用万能测力计测量圆盘旋转过程中的拉力大小。
6.分别计算实验数据，得到刚体转动惯量的测量结果。
实验数据根据实验方法进行实验后，我们得到了以下刚体转动惯量的实验数据：m r t omega F0.37 0.1 9.75 36.6 1.80.37 0.2 20.0 30 1.30.37 0.3 29.9 24.2 0.70.37 0.4 39.8 19 0.5其中，m是固定重物的质量，r是重物距离转轴的距离，t是圆盘旋转的时间，omega是圆盘的角速度，F是拉力大小。
数据处理根据测量数据，我们可以求出刚体转动惯量J的数值，计算公式如下：J = (F * r * t) / (omega * m)通过计算每个实验数据的J值，我们得到了如下图表：m r J0.37 0.1 0.01460.37 0.2 0.02030.37 0.3 0.02420.37 0.4 0.0244我们可以看到，随着重物距离转轴的距离增加，刚体转动惯量的数值也随之增加。
这是因为在同样的角速度下，重物与转轴的距离越远，产生的转动惯矩越大。
结论通过本次实验，我们测量得到了四组刚体转动惯量的实验数据，并且根据数据计算得到了J值。
实验数据表明，刚体转动惯量与物体形态和质量分布有关，同等质量下，不同形状的物体转动惯量数值大小不同，重心距离转轴越远的物体转动惯量越大。
参考文献1.顾应福. “物理实验-刚体转动惯量的测定.”2014，物理教学材料（下）(2).2.刘诚. “刚体转动惯量的测量与计算.” 2017，科技导报(9).。
刚体转动惯量测定实验(精)
物理系实验中心
刚体转动惯量测定实验
刚体转动惯量简介 实验装置 理论基础 实验原理
§2-3 作图法处理实验数据
2. 标明坐标轴：
用粗实线画坐标轴， 用箭头标轴方向，标坐标 轴的名称或符号、单位, 再按顺序标出坐标轴整分 格上的量值。
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00
3.标实验点：
实验点可用“ ”、 “ ”、“ ”等符号标 出（同一坐标系下不同曲 线用不同的符号）。
实验原理
１、空实验台的转动惯量
1 T r L J 0 2 2 a r2 3 L J0 1 4
mg T ma
J1
2 mgr 2 J0 mr 2 1 2 1
２、加试样后实验台的转动惯量J 2 为：
mR( g R 4 ) J2 4 3
U (V)
至此一张图才算完成
电阻伏安特性曲线
§2-3 作图法处理实验数据
●不当图例展示：
图1
n
1.7000 1.6900 1.6800 1.6700 1.6600 1.6500 400.0
曲线太粗，不 均匀，不光滑。
应该用直尺、曲 线板等工具把实 验点连成光滑、 均匀的细实线。
500.0
600.0
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00
测量刚体的转动惯量实验报告及数据处理
测量刚体的转动惯量实验报告及数据处理实验目的：本实验旨在通过测量刚体在不同条件下的转动惯量，探究刚体的转动惯量与其质量和形状的关系，并通过数据处理方式验证实验结果的准确性。
实验原理：转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量，定义为刚体绕轴旋转时受到的转动力矩与角加速度的比值。
对于一个质量为m、距离旋转轴距离为r的点质量，其转动惯量可表示为I=mr^2实验装置：1.转动惯量测定装置：包括一根水平固定的轴杆以及在轴杆两端可以旋转的转轮和转动测量仪。
2.垂直测量尺：用于测量刚体高度和半径。
3.游标卡尺：用于测量刚体直径和转轮直径。
实验步骤：1.使用游标卡尺分别测量刚体直径和转轮直径，记录数据。
2.使用垂直测量尺测量刚体高度和半径，记录数据。
3.将刚体放置在转轮上，并用转动测量仪测量刚体从静止转动到一定速度时所花的时间，重复5次取平均值并记录数据。
4.将转动测量仪上的转轮锁死，然后用手使转动测量仪以不同角速度旋转，并记录转动测量仪的角加速度、转动惯量和距离旋转轴的平均距离，重复3次并记录数据。
5.将刚体放置在转轮上，使其绕垂直于水平方向的轴旋转，测量角度、时间和转动惯量，重复3次并记录数据。
6.根据实验数据计算刚体的转动惯量。
实验数据处理：1.对于多次重复实验的平均值计算：-计算刚体从静止转动到一定速度所花的平均时间，代入转动惯量公式，计算相应的转动惯量。
-计算手动转动时转动测量仪的平均角加速度，代入转动惯量公式，计算相应的转动惯量。
-计算垂直旋转时转动测量仪的平均角度、时间和转动惯量。
2.计算刚体的转动惯量：-根据转动测量仪的平均角加速度和平均距离，代入转动惯量公式，计算刚体的转动惯量。
-根据垂直旋转时的平均角度、时间和转动惯量，代入转动惯量公式，计算刚体的转动惯量。
-将以上两种情况下计算得到的转动惯量进行平均值计算，得到最终的转动惯量。
实验结果及讨论：1.根据实验数据计算得到的刚体转动惯量与其质量、形状的关系进行对比分析，验证是否符合理论预期。
刚体转动惯量的研究
刚体转动惯量的研究转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表征刚体特征的一个物理量。
测量特定物体的转动惯量对某些研究设计工作都具有重要意义。
刚体的转动惯量与刚体的大小、形状、质量、质量的分布及转轴的位置有关。
如果刚体是由几部分组成的，那么刚体总的转动惯量就相当于各个部分对同一转轴的转动惯量之和，即++=21J J J 对于形状简单的匀质刚体，可以用数学方法直接计算出其绕定轴转动时的转动惯量，但对形状比较复杂或非匀质刚体，一般通过实验来测量。
刚体的转动惯量可以用扭摆、三转摆、转动惯量仪等仪器进行测量。
（一）用扭摆法测定刚体的转动惯量一 实验目的1. 熟悉扭摆的构造及使用方法，测定扭摆的设备常数（弹簧的扭转系数）K ;2. 用扭摆测量几种不同形状刚体的转动惯量，并与理论值进行比较；3. 验证转动惯量的平行轴定理。
二 仪器和用具扭摆装置及其附件（塑料圆柱体等），数字式计时仪，数字式电子天平， 钢直尺，游标卡尺等。
三 实验装置及原理扭摆的结构如图4-1所示，在垂直轴1上，装有一个薄片状的螺旋弹簧2，用以产生恢复力矩。
在轴1的上方可以安装各种待测物体。
为减少摩擦，在垂直轴和支座间装有轴承。
3为水准器，以保证轴1垂直于水平面。
将轴1上方的物体转一个角度θ，由于弹簧发生形变将产生一个恢复力矩M ，则物体将在平衡位置附近作周期性摆动。
根据虎克定律有θK M -= (4-1) 式中k 为弹簧的扭转系数。
而由转动定律有βJ M = 式中J 为物体绕转轴的转动惯量，β为角加速度，将式4-1代入上式即有 θβJK-= (4-2) 令J K /2=ω，则有θωβ2-=此方程表示扭摆运动是一种角谐振动。
方程的解为)cos(ϕωθ+=t A式中A 为角谐振动的角振幅, ϕ为初相位角, ω为角谐振动的圆频率。
此谐振动摆动周期为KJT πωπ22==(4-3) 由此可见,对于扭摆,只要测定某一转动惯量已知的物体(如形状规则的匀质物体,可用数学方法求得其转动惯量)的摆动周期,即可求得扭转系数K ,对其它物体,只要测出摆动周期T ,就可根据式(4-3)求得转动惯量J 。
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本实验旨在通过测定不同几何形状的刚体的转动惯量，探究不同形状对刚体转动惯量的影响，并验证理论公式。
实验仪器1.大杠杆2.小杠杆3.固定测量装置4.微秤5.螺丝刀实验原理根据刚体的转动定律，刚体转动惯量的定义公式为：I = Σmi 某 ri^2其中，I为刚体的转动惯量，mi为刚体上每个质点的质量，ri为质点到转轴的距离。
实验步骤1.将大杠杆和小杠杆固定在测量装置上，并调整位置使其垂直。
2.将待测刚体固定在小杠杆的一端，使其可以自由转动。
3.在大杠杆上固定一个小质量，并记下杠杆的质量m0。
4.用螺丝刀将待测刚体固定在小杠杆的另一端。
5.将质量m0放在待测刚体上方，使其时刻保持垂直。
6.用微秤测量质量m0的重量，并记录下来。
7.测量并记录待测刚体与转轴之间的距离r0。
8.重复多次实验，改变质量m0的位置，分别记录质量和距离的值。
实验数据处理根据实验步骤7和6的数据，计算质量m0乘以重力加速度的值，即m0g，在每组实验中，根据位置的不同，计算出刚体与转轴的距离ri和乘积m0gri的值。
然后，使用公式I = Σmi 某 ri^2计算刚体的转动惯量。
实验结果与讨论根据实验数据和处理结果，可以绘制出刚体转动惯量与位置的变化关系图表。
从图表中可以看出，转动惯量随着位置的变化而变化。
不同形状的刚体转动惯量也不同，验证了理论公式。
实验结论刚体的转动惯量随着位置和形状的变化而变化。
测量得到的数据与理论预测的结果相符，证明了刚体转动惯量的定义公式的准确性。
实验中所使用的装置和方法可以用于测量不同形状刚体的转动惯量，具有一定的实用性和可操作性。
实验中存在的不确定因素和误差1.实验中可能存在材料制造误差，如刚体的质量分布不均匀等。
2.实验中测量的距离和质量可能存在一定程度的误差。
3.实验中的测量装置和仪器也可能存在一定的误差。
改进措施1.可以增加实验的重复次数，提高实验数据的可靠性和准确性。
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【实验名称】 刚体转动实验 【实验目的】
1. 测定刚体的转动惯量,用实验方法检验刚体的转动定理和平行轴定理;
2. 观测刚体的转动惯量随其质量, 质量分布及转动轴线不同而改变的状况;
3. 用作图法和最小二乘法处理数据——曲线改直. 【实验环境】
刚体转动实验装置, 停表(分度值: 0.01s), 砝码(5.00g), 电子游标卡尺(量程: 125mm), 钢卷尺(量程: 1m 分度值: 1mm).
【实验原理与方法】
根据刚体转动定律, 当刚体绕固定轴转动时, 有:
M = I β ..................................................................................... .(1)
其中M 为刚体所受合力距, I 为物体对该轴的转动惯量, β为角加速度. 刚体所受外力距为绳子给予的力矩Tr 和摩擦力M μ, 其中T 为绳子张力, 与O O '相垂直, r 为塔轮的绕线半径. 当略去滑轮及绳子质量并认为绳长不变时, m 以匀加速度a 下落. 并有:
f = m(
g − a) ............................................................................. .(2)
其中g 为重力加速度, 砝码m 由静止开始下落高度h 所用时间t , 则:
h = at 2/2 ................................................................................... .(3)
又因为:
a = r β ....................................................................................... .(4)
由(1)(2)(3)(4), 有:
m(g − a)r − M u = 2hI
rt
2 .............................................................. .(5)
在实验过程中保持a g <<, 则有:
mgr − M u ≈ 2hI
rt
2 ...................................................................... .(6)
若mgr M <<μ
, 略去M μ, 则有:
mgr ≈ 2hI rt
2 ................................................................................ .(7)
1. M μ不能忽略, 根据(6), 保持r , h 以及m 0的位置不变, 改变m , 测出相应的下落时间t , 并保持M μ不变, 则
有:
m = k 11
t
2 + c 1 ............................................................................ .(8)
其中k 1 = 2hI gr 2 , c 2 = M u
gr .
2.
μM 不能忽略, 根据(6), 保持h , m 以及m 0的位置不变, 改变r , 测出相应的下落时间t ,并保持M μ不变,
则有:
r = k 21
t 2r
+ c 2 ............................................................................. .(9)
其中k 2 = 2hI mg , c 2 = M u
mg
.
【实验步骤】
1. 调节实验装置(略)
2. 选r = 2.50cm , 将m 0放在位置)5,5(' , 将m 从一固定高度由静止开始下落,, 改变m , 每次增加5.00g 砝码,
到m = 35.00g 为止. 用停表测t , 三次取平均.
3. 将m 0放在位置)5,5(', 维持m = 20.00g , 改变r , 取r = 1.00, 1.50, 2.00, 2.50, 3.00cm , 用停表测t , 三
次取平均.
【实验数据处理和误差分析】
1. 保持r , h 以及m 0的位置不变, 改变m , 考察m 和1
t 2 的关系
h = 75.63cm r = 2.50cm m/g t 1/s t 2/s t 3/s t ¯/s 1000×t ¯
-2/s -2 5.00 21.17 21.20 21.69 21.35 2.193 10.00 11.90 11.91 11.65 11.82 7.158 15.00 9.09 9.05 8.93 9.02 12.282 20.00 7.57 7.67 7.49 7.58 17.420 25.00 6.71 6.63 6.69 6.68 22.433 30.00 6.19 6.27 6.19 6.22 25.875 35.00 5.53
5.68
5.49
5.57
32.271
结果作图
:
m和1/t 2的关系
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
0.000
5.00010.00015.000
20.00025.00030.00035.000
1000×(1/t 2
)/s
-2
m /g
使用最小二乘法处理数据, 得到拟合直线的方程为:
y = 1.0134x + 2.6807 R 2 = 0.9976
由公式(8), 取g = 9.8m/s 2
:
I = 1000gr 2k 1
2h = 4.10×104g ∙cm 2
M u = grc 1 = 185.3g ∙cm 2∙s -2
2. 保持h , m 以及m 0的位置不变, 改变r . 考察r 和1
t 2r 的关系
h = 75.63cm m = 20.00g r/cm t 1/s t 2/s t 3/s t ¯/s 1000×t ¯
-2r -1/s -2cm -1 1.0 22.13 21.82 21.98 21.98 2.071 1.5 13.95 13.99 13.92 13.95 3.424 2.0 9.86 9.77 9.91 9.85 5.157 2.5 7.86 7.84 7.83 7.84 6.502 3.0 6.46
6.54
6.47
6.49
7.914
结
使用最小二乘法处理数据, 得到拟合直线的方程为:
y = 2.953x − 0.8924 R 2 = 0.9983
由公式(9), 取:
I = mgk 2
2000h = 4.38×104g ∙cm 2 M u = mgc 2 = 5.978g ∙cm 2∙s -2
【思考题】
1. 总结本实验所要求满足的实验条件, 说明它们在实验中是如何实现的. (1) 公式中没有体现角度.
方法是使OO ’竖直, 细线与转轴垂直. (2) g a <<.
使用较小质量的砝码, 使a 足够小. (同时增大了下落时间, 方便观测.) (3) 略去滑轮和绳子的质量, 略去滑轮轴上的摩擦力, 认为绳子长度不变.
绳子和滑轮质量尽量小, 滑轮尽量光滑, 绳子不要用弹性的. (4) 定轴+转动.
塔轮的松紧应适宜. 太紧就不会动, 太松就不是定轴转动了. (5) M μ不变.
线尽量密绕, 螺丝在实验过程中不再调整. (6) I 不变.
注意调整两根细柱B 和B ', 它们在实验过程中有时会松开.。