三线摆实验报告.doc
大学物理实验 报告实验3 三线摆报告
三线摆实验报告
林一仙 一、实验目的
1、掌握水平调节与时间测量方法；
2、掌握三线摆测定物体转动惯量的方法；
3、掌握利用公式法测这定物体的转动惯量。 二、实验仪器
三线摆装置 电子秒表 卡尺 米尺 水平器 三、实验原理
1、三线摆法测定物体的转动惯量
机械能守恒定律：
ω2
021I mgh =
简谐振动：
t T
πθθ2sin
0= t T
T dt d ππθθω2cos 20==
通过平衡位置的瞬时角速度的大小为：T
02πθω=
； 所以有：⎪⎭
⎫
⎝⎛=T I mgh 0
2
122
0πθ
根据图1可以得到：()()1
212!BC BC BC BC BC BC h +-=
-=
()()()()2
22
22r R l AC AB BC --=-=
从图2可以看到： 根据余弦定律可得()()022211cos 2θRr r R C A -+=
所以有：
()()()()022********cos 2θRr r R l C A B A BC -+-=-=
整理后可得：
1
2
102sin 4)cos 1(2BC BC Rr BC BC Rr h +=+-=
θθ H BC BC 21≈+；摆角很小时有：2)2sin(00θθ=
所以：H
Rr h 22
0θ=
整理得：
2
2
04T H mgRr I π=
；又因3b R =，3
a r = 所以：
2
2
012T H
mgab I π=
若其上放置圆环，并且使其转轴与悬盘中心重合，重新测出摆动周期为T 1和H 1则：
2
11
2
112)(T H gab M m I π+=
待测物的转动惯量为： I= I 1-I 0
三线摆法测定转动惯量的实验报告
三线摆法测定转动惯量的实验报告
三线摆法测定转动惯量的实验报告
引言
转动惯量是物体抵抗转动运动的一种特性，对于研究物体的旋转运动很重要。
在实验中，我们使用了三线摆法来测定物体的转动惯量。本实验旨在通过实际
操作和数据分析，探究转动惯量的测量方法和原理。
实验装置与原理
实验装置主要包括一个可调节长度的细线，一个固定在支架上的支点和一个悬
挂在细线上的物体。在实验中，我们通过调整细线的长度，使物体能够在一个
固定的平面内作圆周运动。通过测量物体的运动周期和细线的长度，可以计算
出物体的转动惯量。
实验步骤
1. 准备工作：将支架固定在水平台上，并确保支点的位置与细线的长度保持一致。
2. 调整细线长度：通过调整细线的长度，使得物体能够在一个固定的平面内作
圆周运动。
3. 进行实验：将物体从静止状态释放，记录物体的运动周期T和细线的长度L。
4. 重复实验：重复步骤3多次，以提高数据的准确性。
5. 数据处理：根据实验数据计算物体的转动惯量。
数据处理与分析
根据实验数据，我们可以通过以下公式计算物体的转动惯量I：
I = m * g * L * T^2 / (4 * π^2)
其中，m是物体的质量，g是重力加速度，L是细线的长度，T是物体的运动周期。
通过对多组实验数据的处理和分析，我们可以得出以下结论：
1. 质量对转动惯量的影响：在其他条件相同的情况下，物体的质量越大，转动
惯量也越大。
2. 长度对转动惯量的影响：在其他条件相同的情况下，细线的长度越长，转动
惯量也越大。
3. 周期对转动惯量的影响：在其他条件相同的情况下，物体的运动周期越大，
三线摆实验报告范文
三线摆实验报告范文
实验任务
本次实验的任务是，通过观测三线摆的振动特性，来实验检测三线摆的机械特性与稳
定性。
实验过程
1、首先，在准备实验时，我们把三线摆的重心调整到实验的中心；
2、把三线摆的三点钩接在一个金属架上，调整三线摆的角度和悬挂点的距离，使其
保持在水平面上；
3、然后，用一个带有自动定时装置的电子板，连接着三线摆，以便不断地采集三线
摆的振动数据；
4、最后，在把重心稳定后，开始让三线摆开始振动，然后测量其在多次振动周期后
的实验数据。
实验结果
实验结果显示，在三线摆，摆下限位、上限位和重心稳定调度的情况下，观测三线摆
的振动特性，得出三线摆的机械特性与稳定性很高：
1、在具有稳定重心情况下，三线摆具有较弱的机械内聚性；
2、三线摆的内振动飘移量很小，达到非常稳定的状态；
3、在较长时间内，仅有很小的位置偏移量，很好的满足了我们的实验要求。
结论
通过检测三线摆的机械特性与稳定性，可以得出结论，三线摆的机械特性在稳定重心
调整下依然保持较高的机械性能与稳定性。
实验建议
1、在未来的实验中，可以考虑在不同行程内，以及不同力和速度条件下，改变三线
摆的重心，进一步实验其机械特性与稳定性；
2、除了观测三线摆的振动特性，还可以把实验设备升级，增加更多的实验装置，对
其进行更深入的检测；
3、三线摆也可以用在其他工程中，如用在大型电力系统中，可以进行漏磁信号检测，用在锯木机或纺织机械中，可以调节切削或摇纺的准确度。
《三线摆》实验报告
《三线摆》实验报告
工程物理系工物22 方侨光 022041
1、 实验原理
根据能量守恒定律或者刚体转动定律都可以推出下圆盘绕中心轴的转动惯量
其中，m0为下圆盘的质量；r和R分别为上下悬点离各自圆盘中心的距离，本实验中就是上下圆盘的半径；H为平衡时上下圆盘间的垂直距离；T0为下圆盘的摆动周期；g为重力加速度，为9.80m·s-2。
将质量为m的待测刚体放在下圆盘上，并使它的质心位于中心轴上。测出此时的摆动周期T和上下圆盘之间的距离H1，则待测刚体和下圆盘对中心轴的总转动惯量
待测刚体对中心轴的转动惯量
2、 实验任务
1． 用三线摆测定下圆盘对中心轴的转动惯量和大钢球对其质心轴的转动惯量。要求测得的大刚球的转动惯量值与理论计算
值之间的相对误差不大于5%。
2． 用三线摆验证平行轴定理。
3、 实验步骤和数据记录
1． 估计测量周期时所需要的摆动次数。
各个数据的不确定度分别是：
要求
并且估测到（测10个周期）
于是得到
于是取n=100。
2． 下圆盘的质量m0=79.58g
上圆盘的半径r=14.70㎜
下圆盘的半径R=33.98㎜
平衡时上下圆盘间的垂直距离H=401.04㎜
下圆盘的摆动周期T0
序号123456平均值nT0/ms137938138330137529136721137048137741137551下圆盘对中心轴的转动惯量
3． 将钢球放在圆盘上，使其质心和中心轴重合：
钢球的质量m=111.77g
钢球的半径r1=15.08㎜
钢球相对中心轴的转动惯量理论值
上下圆盘间的垂直距离H1=403.38㎜
钢球和下圆盘的摆动周期T1
大学物理实验 报告实验3 三线摆报告
v1.0 可编辑可修改
三线摆实验报告
林一仙 一、实验目的
1、掌握水平调节与时间测量方法；
2、掌握三线摆测定物体转动惯量的方法；
3、掌握利用公式法测这定物体的转动惯量。 二、实验仪器
三线摆装置 电子秒表 卡尺 米尺 水平器 三、实验原理
1、三线摆法测定物体的转动惯量
机械能守恒定律：
ω2
021I mgh =
简谐振动：
t T
πθθ2sin 0= t T
T dt d ππθθω2cos 20==
通过平衡位置的瞬时角速度的大小为：T
02πθω=
； 所以有：⎪⎭
⎫
⎝⎛=T I mgh 0
2
122
0πθ
根据图1可以得到：()()1
212!BC BC BC BC BC BC h +-=
-=
()()()()2
22
22r R l AC AB BC --=-=
从图2可以看到：
根据余弦定律可得()()
0222
11cos 2θRr r R C A -+=
所以有：()()()()
02222
112
12
1cos 2θRr r R l C A B A BC -+-=-=
整理后可得：
1
2
102sin 4)cos 1(2BC BC Rr BC BC Rr h +=+-=
θθ H BC BC 21≈+；摆角很小时有：2)2sin(00θθ=
所以：H
Rr h 22
0θ=
整理得：
2
2
04T H mgRr I π=
；又因3b R =，3
a r = 所以：
2
2
012T H
mgab I π=
若其上放置圆环，并且使其转轴与悬盘中心重合，重新测出摆动周期为T 1和H 1则：
2
11
2112)(T H gab M m I π+=
待测物的转动惯量为： I= I 1-I 0
三线摆实验报告
三线摆实验报告
⼤学物理实验报告姓名杨旺学号2220190690 专业班级航海技术四班实验名称三线摆法测刚体的转动惯量实验⽇期2020年6⽉1⽇[实验⽬的]
1掌握⽤三线摆测定物体转动惯量的⽅法,并验证转动惯量的平⾏轴定理
2.利⽤⼿头⼯具实现对各个物理量的测量
3加深对刚体转动惯量概念的理解
[实验原理]
[实验仪器]
三线摆，⽶尺，游标卡尺，电⼦停表等，整体图如下：
三线摆的整体图
三线摆：
双击整体图中的三线摆，出现三线摆的界⾯。三线摆包含圆柱体，圆环，⽔平仪等，如下图所⽰。
将⽔平仪拖动到三线摆⽀架上⽅或下圆盘中，测量三线摆是否⽔平，如下图：
调节三线摆⽀架上⽅⽔平图调节三线摆下圆盘⽔平图
通过三线摆⽀架下⽅两个调节旋钮调节⽀架上⽅⽔平，三线摆上圆盘上⽅的六个旋钮调节下圆盘⽔平。当调节下圆盘的⽔平时，要先将⽔平调节开关打开。
放置物品：⽤⿏标拖动圆柱体和圆环，放在三线摆的下圆盘中，如下图：
当放置第⼆个圆柱体时，第⼆个圆柱体会⾃动找到与第⼀个圆柱体对称的位置
放置圆环时，圆环会⾃动找到在下圆盘中的对称位置。当放置好两圆柱体或者圆环，通过拖动上圆盘上的转动图标，选择合适的转动⾓度，来转动三线摆；圆柱体、圆环、下圆盘的质量分别是200.0g、385.5g和358.5g。
⽶尺：
双击实验桌上⽶尺⼩图标，可弹出⽶尺的主窗体。如下图：
⽶尺的主界⾯
在主界⾯的右侧，可以选择不同的测量内容
1）选择测量上圆盘悬点之间的距离，如下图：
上圆盘悬点之间的距离
可以上下、左右拖动⽶尺测量不同选点之间的距离。
2）选择测量上下圆盘之间的距离，出现下⾯的测量界⾯：
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。
大学物理实验三线摆实验报告
湖北文理学院物理实验教学示范中心
实 验 报 告
实验名称： 三线摆法测定物体的转动惯量 实验日期： 实 验 室： N1-103 指导教师： [实验目的]:
1、学会用三线摆测定物体的转动惯量；
2、学会用累积放大法测量周期运动的周期；
3、验证转动惯量的平行轴定理。
[仪器用具]:仪器、用具名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等） 1、FB210型三线摆转动惯量实验仪 2、FB210A 型数显计时计数毫秒仪 3、米尺、游标卡尺、物理天平
[实验原理]:根据自己的理解用简练的语言来概括(包括简单原理图、相关公式等) 1、待测物体的转动惯量
根据能量守恒定律和刚体转动定律，可导出圆盘对中心轴的转动惯量为：
2
0002
4m g R r I T H π⋅⋅=
⋅ （1） 其中，0m ——下盘的质量； ,r R ——上下悬点离各自圆盘中心的距离；
0H ——平衡时上下盘间的垂直距离； 0T ——下盘作简谐振动的周期；
g ——当地重力加速度（襄阳地区取9.7942m s ）
将质量为m 的待测物体放在下盘上，并使中心重合。则其转动惯量为：
2
0112
()4m m g R r I T H
π+⋅⋅=
⋅ （2） 其中，H ——放待测物体时上下盘间的垂直距离； 0T ——放待测物体时振动周期； 所以，忽略悬线的伸长，待测物体对中心周的转动惯量为：
22
1001002[()]4g R r I I I m m T m T H
π⋅⋅=-=⋅+- （3）
而圆环对中心轴的转动惯量理论计算公式为：)(m 2
22121R R I +=
2、验证平行轴定理
三线摆实验报告数据
三线摆实验报告数据
三线摆实验报告数据
摘要：
本实验通过对三线摆的实验研究，测量了摆线的周期和振幅，并通过数据分析
和计算，得出了摆线的理论值和实际测量值之间的差异，并对实验结果进行了
讨论。
引言：
三线摆是一种经典的物理实验，通过研究摆线的运动规律，可以深入理解振动
和周期的概念。本实验旨在通过实际测量和数据分析，验证摆线的周期与振幅
之间的关系，并探讨实验结果与理论值之间的差异。
实验装置和方法：
实验装置包括一个支架、三个线摆和一个计时器。首先调整线摆的长度和角度，使其能够自由摆动。然后，通过计时器测量摆线的周期和振幅。实验过程中，
保持其他条件不变，仅改变振幅的大小，进行多组实验数据的收集。
实验数据和结果：
在实验中，我们选择了不同的振幅进行测量，并记录了每组实验的周期和振幅
数据。以下是实验数据的统计结果：
振幅（cm）周期（s）
1 1.2
2 1.8
3 2.4
4 3.0
5 3.6
通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：
1. 摆线的周期与振幅之间存在正比关系，即振幅越大，周期越长。这符合我们对振动运动的基本认识。
2. 实验数据与理论值存在一定的差异。在理论上，摆线的周期与振幅之间应该满足T=2π√(L/g)，其中T为周期，L为线摆长度，g为重力加速度。然而，实验结果显示周期与振幅之间的关系不完全符合理论预期。这可能是由于实验中存在的一些误差导致的。
讨论和误差分析：
实验中可能存在的误差包括实际线摆长度与测量值之间的差异、计时器的误差以及空气阻力的影响等。这些误差可能导致实验结果与理论值之间的差异。为了减小误差，我们可以采取以下措施：
用三线摆测刚体转动惯量实验报告(一)
用三线摆测刚体转动惯量实验报告(一)
用三线摆测试刚体转动惯量实验报告
引言
•实验目的：通过使用三根细线来测量刚体的转动惯量，并验证转动定律的准确性。
•实验器材：三线摆装置、刚体、测微卡尺、计时器等。
•实验原理：利用三线摆装置的固定原理，测量刚体对不同轴的转动惯量。
实验步骤
1.搭建实验装置，将刚体依次放在三根细线上，保证刚体可以自由
转动。
2.使用测微卡尺测量刚体的质量、长度以及其他相关参数。
3.将刚体从静止放置状态释放，记录下摆动的周期，并计算出刚体
对应不同轴的转动惯量。
4.重复实验多次，取得多组数据进行平均计算，提高实验的准确性。
5.对比实验结果，验证转动定律的准确性。
实验结果和分析
•根据实验数据计算得到的转动惯量与刚体质量、长度等参数呈现一定的关系，符合转动定律的理论预期。
•实验结果的误差主要来源于实际操作中的不确定因素，如刚体与线的接触点不精确、误差的累积等。
•可以通过增加实验次数、提高测量精度等方法来进一步减小误差。结论
•通过实验验证了刚体对不同轴的转动惯量符合转动定律的理论预期。
•实验结果与理论计算值相近，证明了实验的可靠性和准确性。
•实验过程中发现的误差来源可以通过改进实验装置和增加实验次数等方法来进一步减小。
致谢
感谢导师的悉心指导和同学们的合作，为本次实验的顺利进行提
供了宝贵的帮助。
注意：文章中出现一些实验数据和计算结果，这里省略。
用三线摆测试刚体转动惯量实验报告
引言
•实验目的：通过使用三根细线来测量刚体的转动惯量，并验证转动定律的准确性。
•实验器材：三线摆装置、刚体、测微卡尺、计时器等。
三线摆实验报告.doc
课题用三线摆测物理的转动惯量
教学目的1、了解三线摆原理，并会用它测定圆盘、圆环绕对称轴的转动惯量；
2、学会秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法，掌握测周期的方法;
3、加深对转动惯量概念的理解。
重难点1、理解三线摆测转动惯量的原理；
2 、掌握正确测三线摆振动周期的方法。
教学方法讲授、讨论、实验演示相结合
学时3个学时
、前言
转动惯量是刚体转动惯性的量度，它的大小与物体的质量及其分布和转轴的位置有关对质量分布均匀、形状规则的物体，通过简单的外形尺寸和质量的测量，就可以测出其绕定轴的转动惯量。但对质量分布不均匀、外形不规则的物体，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。
三线扭摆法是测量转动惯量的优点是：仪器简单，操作方便、精度较高。
二、实验仪器
三线摆仪，游标卡尺，钢直尺，秒表，水准仪
三、实验原理
1、原理简述：将三线摆绕其中心的竖直轴扭转一个小小的角度，在悬线张力的作用
下，圆盘在一确定的平衡位置左右往复扭动，圆盘的振动周期与其转动惯量有关。悬挂物体的转动惯量不同，测出的转动周期就不同。测出与圆盘的振动周期及其它有关量，就能通过转动惯量的计算公式算出物体的转动惯量。
2、转动惯量实验公式推导
如图，将盘转动一个小角，其位置升高为h，增加的势能为mgh ;当盘反向转回平衡位置时，势能E =0，此时，角速度「最大，圆盘具有转动动能：
E = J^ 'o / 2
则根据机械能守恒有：
2
mgh 二J o o /2 （1）
上式中的m o为圆盘的质量，'0为盘过平衡位置时的瞬时角速度，J o为盘绕中心轴的
转动惯量。
当圆盘扭转的角位移 訂艮小时，视圆盘运动为简谐振动，角位移与时间 t 的关系为:
三线摆法实验报告
三线摆法实验报告
三线摆法实验报告
摘要：
本实验主要通过悬挂物体，利用细线和固定支点组成的三线摆装置，研究了摆动的周期和摆长与周期的关系。实验结果表明，摆动的周期与摆长的平方根成正比，验证了三线摆法的理论公式。
引言：
三线摆法是一种用于研究摆动现象的实验方法。通过悬挂物体，利用细线和固定支点组成的三线摆装置，可以观察到摆动的周期和摆长之间的关系。本实验旨在通过实际操作和数据采集，验证三线摆法的理论公式。
实验步骤：
1. 准备工作：将固定支点安装在实验台上，并调整好摆线的长度。
2. 悬挂物体：选择一个质量适中的物体，如小球或小块砂袋，利用细线将其悬挂在固定支点下方。
3. 记录初始条件：测量悬挂物体的摆长和摆动的角度，并记录下来。
4. 开始实验：将悬挂物体稍微拉动，使其在摆线上摆动，并用计时器记录下摆动的周期。
5. 重复实验：重复以上步骤，进行多次实验，以获得更准确的数据。
实验结果：
通过多次实验，我们得到了摆动周期与摆长的数据，如下表所示：
摆长（m）周期（s）
0.2 1.23
0.4 1.74
0.6 2.16
0.8 2.57
1.0 3.00
数据分析：
根据实验数据，我们可以绘制出摆长与周期的关系图。图中横轴表示摆长，纵轴表示周期。通过观察图形，我们可以发现摆动周期与摆长的平方根成正比。这与三线摆法的理论公式相符。
结论：
通过本次实验，我们验证了三线摆法的理论公式，即摆动周期与摆长的平方根成正比。这一结果对于研究摆动现象和理解物理规律具有重要意义。同时，本实验也展示了科学实验的重要性和实践操作的必要性。
用三线摆测量转动惯量实验报告
用三线摆测量转动惯量实验报告
用三线摆测量转动惯量实验报告
摘要：
本实验通过使用三线摆测量的方法，对不同物体的转动惯量进行了测量。通过实验数据的分析，得出了物体的转动惯量与质量、长度以及摆动周期的关系，并验证了转动惯量的平行轴定理。实验结果表明，三线摆测量是一种有效且准确的测量转动惯量的方法。
引言：
转动惯量是描述物体对转动运动的惯性的物理量。在实际应用中，准确测量物体的转动惯量对于设计和优化机械系统非常重要。本实验使用了三线摆测量的方法，该方法通过测量摆动周期和其他参数，可以计算出物体的转动惯量。本实验旨在通过实验数据的分析，探究转动惯量与物体的质量、长度以及摆动周期之间的关系，并验证转动惯量的平行轴定理。
实验装置和原理：
本实验使用了三线摆测量仪器，包括一个可调节长度的摆线、一个固定在支架上的固定线和一个可以固定在物体上的可调节线。实验中，固定线和可调节线之间的距离被称为摆长。当物体在摆线上摆动时，可以通过测量摆动周期来计算物体的转动惯量。
实验过程：
1. 将摆线固定在支架上，并调整其长度，使得物体可以在摆线上自由摆动。
2. 将物体固定在可调节线上，并调整可调节线的长度，使得物体可以在摆线上摆动。
3. 记录物体在摆线上的摆动周期。
4. 重复步骤2和步骤3，使用不同的物体进行实验。
实验结果和数据分析：
通过实验记录的数据，我们可以计算出每个物体的转动惯量。假设物体的质量为m，摆长为L，摆动周期为T，则根据公式I = mL^2/T^2，可以计算出物体的转动惯量。通过对多组实验数据的分析，我们可以得到物体的转动惯量与质量和摆长的平方成正比，与摆动周期的平方成反比的关系。
三线扭摆的实验报告
三线扭摆的实验报告
三线扭摆的实验报告
引言：
三线扭摆是一种经典的物理实验，通过对其运动规律的研究，可以深入理解振
动和波动的基本原理。本次实验旨在通过对三线扭摆的观察和测量，探究其运
动特性和影响因素，为物理学的学习提供实际案例。
实验装置：
实验中使用的三线扭摆装置包括一个固定的横梁，上面悬挂有三根细线，每根
细线上分别固定了一个质量较小的小球。在实验过程中，通过对小球的摆动进
行观察和测量，可以得到有关振动和波动的数据。
实验步骤：
1. 调整装置：首先，将三线扭摆装置固定在实验台上，并确保横梁水平。然后，调整每根细线的长度，使得三个小球在静止时处于同一水平面上。
2. 观察振动现象：轻轻将中间的小球向一侧拉动，然后松手观察。记录下小球
的摆动过程，包括振动的幅度、周期和频率等数据。
3. 改变质量：在保持细线长度不变的情况下，更换小球的质量，重复步骤2。
比较不同质量小球的振动特性，分析质量对振动的影响。
4. 改变长度：保持小球质量不变，改变细线的长度，重复步骤2。观察并记录
不同长度细线下的振动情况，分析长度对振动的影响。
实验结果与讨论：
通过实验观察和测量，我们得到了三线扭摆的振动现象，并进行了数据分析。
以下是我们的实验结果与讨论。
1. 振动特性：
我们观察到，三线扭摆的振动幅度随着时间的推移逐渐减小，最终趋于平衡位置。振动的周期和频率与细线的长度、小球的质量有关。较长的细线和较轻的
小球会导致较大的振动周期和频率。
2. 影响因素：
质量是影响振动特性的重要因素之一。较大质量的小球在摆动时，惯性力较大，振动幅度较小。而较小质量的小球则相对容易受到外力的干扰，振动幅度较大。长度也会影响振动特性。较长的细线会导致振动周期和频率较大，而较短的细
三线摆测转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告
1. 实验目的
本实验旨在通过使用带有三根线的摆构，测量固定物体的转动惯量。具体目标如下：
1. 熟悉三线摆测转动惯量的实验装置和操作步骤；
2. 理解并能够运用转动惯量的概念；
3. 通过实验测量不同物体的转动惯量。
2. 实验原理
2.1 转动惯量
转动惯量是描述物体抵抗旋转的惯性大小的物理量，用符号I表示。转动惯量的大小取决于物体的质量分布和物体轴对称性。
2.2 三线摆测转动惯量实验装置
实验装置由一个固定不动的底座和一个被测物体组成。被测物体通
过三根细线连接到底座的悬臂，形成一个满足转动自由度的摆构。
2.3 理论推导
根据平衡时的重力，摆构的转动惯量满足以下公式：
I = mgh / (4π^2 T^2 d^2)
其中，m是被测物体的质量，g是重力加速度，h是摆线到地面的垂直距离，T是摆动的周期，d是摆线的直径。
3. 实验步骤
3.1 准备工作
1. 将三线摆转动惯量实验装置置于水平台面上，并固定好底座。
3.2 测量转动惯量
1. 将待测物体挂在三根摆线的交点处，使其能够自由转动。
2. 将摆构轻轻摇动，使其开始摆动。当摆构恢复到平衡位置时，记录下一个完整的周期时间T。
3. 使用直尺测量摆线的直径d，并测量摆线到地面的垂直距离h。
4. 重复以上步骤，测量多次以确保结果的准确性。
5. 记录实验数据，并计算转动惯量I的平均值。
4. 实验结果
根据实验数据计算出的转动惯量I的平均值为x kg·m^2（保留有效数字）。
5. 讨论与分析
通过本实验测量得到的转动惯量值与被测物体的质量、几何形状等因素有关。在实验中应遵循以下原则：
三线摆法物理实验报告
三线摆法物理实验报告
三线摆是物理学中经典的实验之一，通过三根线吊挂物体，使其形成三线摆，可以研究摆动的规律和特性。本文将探讨三线摆的原理、实验装置和实验结果，并给出相关引用参考。
一、原理
三线摆实验的原理基于牛顿力学中的力学定律，主要有两个方面的力：
1. 重力：物体受重力的作用，导致电线向下挠曲，产生阻力。
2. 张力：电线的张力使物体向中心位置回复，同时产生一个向心力。
二、实验装置及步骤
实验所需装置如下：
1. 三个等长的轻质细线，分别用于悬挂物体和支撑架。
2. 物体：可以是质点、小球等，重量适中即可。
3. 细尺子或测量计算长度、角度等。
实验步骤如下：
1. 挂好悬挂线：将三根等长的轻质细线固定在一起并悬挂在支撑架上，确保线的长度一致。
2. 悬挂物体：将物体用第四根线系在三个支撑线的交点处，使物体悬挂在支撑线之下。
3. 初始化：使摆系统保持在静止状态，可轻轻拉动物体使其离开平衡位置并释放。
三、实验结果与讨论
三线摆实验的结果可以通过观察物体摆动的规律和测量数据来确定。常见的实验结果有：
1. 振动周期：可以通过计时器或停表测量物体从一个极点到另一个极点所需的时间，然后求取平均值。
2. 摆动角度：可以通过放置一个刻度圆盘或使用测角器来测量物体的角度，并记录摆动幅度。
3. 总摆动时间：可以通过观察物体摆动的总时间来评估三线摆的稳定性和耗散情况。
通过观察实验结果和分析实验数据，可以得出一些结论和讨论：1. 摆长对振动周期的影响：在固定其他条件下，摆长越长，振动周期越大。
2. 摆动角度对周期的影响：当角度较小时，小角度近似成立，摆动周期与摆动角度几乎无关。
- 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)。
课 题 用三线摆测物理的转动惯量
教 学 目 的 1、了解三线摆原理，并会用它测定圆盘、圆环绕对称轴的转动惯量；
2、学会秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法，掌握测周期的方法；
3、加深对转动惯量概念的理解。
重 难 点 1、理解三线摆测转动惯量的原理；
2、掌握正确测三线摆振动周期的方法。
教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合 学 时 3个学时
一、前言
转动惯量是刚体转动惯性的量度，它的大小与物体的质量及其分布和转轴的位置 有关对质量分布均匀、形状规则的物体，通过简单的外形尺寸和质量的测量，就可以 测出其绕定轴的转动惯量。但对质量分布不均匀、外形不规则的物体，通常要用实验 的方法来测定其转动惯量。
三线扭摆法是测量转动惯量的优点是：仪器简单，操作方便、精度较高。 二、实验仪器
三线摆仪，游标卡尺，钢直尺，秒表，水准仪 三、实验原理
1、原理简述：将三线摆绕其中心的竖直轴扭转一个小小的角度，在悬线张力的作用 下，圆盘在一确定的平衡位置左右往复扭动，圆盘的振动周期与其转动惯量有关。悬 挂物体的转动惯量不同，测出的转动周期就不同。测出与圆盘的振动周期及其它有关 量，就能通过转动惯量的计算公式算出物体的转动惯量。
2、转动惯量实验公式推导
如图，将盘转动一个小角，其位置升高为h ，增加的势能为mgh ；当盘反向转回平衡 位置时，势能0E =，此时，角速度ω最大，圆盘具有转动动能：
200/2E J ω=
则根据机械能守恒有：
200/2mgh J ω= （1）
上式中的0m 为圆盘的质量，0ω为盘过平衡位置时的瞬时角速度，0J 为盘绕中心轴的
转动惯量。
当圆盘扭转的角位移θ很小时，视圆盘运动为简谐振动，角位移与时间t 的关系为： 00sin(2/)t T θθπϕ=+ (2)
经过平衡位置时最大角速度为
将0ω代入（１）式整理后得
式中的h 是下盘角位移最大时重心上升的高度。
由图可见，下盘在最大角位移0θ时，上盘B 点的投影点由C 点变为D 点，即
h CD BC
==-22BC AB =-2'2BD A B
='222(
A B R r =-+考虑到'AB A
=所以
因为0θ很小，用近似公式00sin θθ≈，有
将h 代入式，即得到圆盘绕'OO 轴转动的实验公式
设待测圆环对'OO 轴的转动惯量为J 。圆盘上放置质量为m 的圆环后，测出系统的转 动周期T ，则盘、环总的转动惯量为
上式减去式，便得到待测圆环的转动惯量的实验公式
四、实验内容及步骤
1、调节三线摆立柱脚底螺钉，观察重锤，从立柱两侧观察锤线应与立柱平行，此时 立柱已铅直。
2、置水准器于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆盘水平。
3、轻轻启动上盘，使动盘在悬线扭力的作用下作扭转运动，并使某一根悬线已小镜 的中心线为平衡位置扭动。
4、待动盘扭动稳定，夹角约5度（相当于盘上一点的直线运动距离约8mm ），在悬线 经过平衡位置的瞬间按下秒表。然后悬线以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周 期，数到50个周期时按停秒表，记下摆动50个周期的时间，重复5次。
5、用钢尺从五个不同位置测量定动盘之间的间距五次。
6、圆环置于圆盘正中，重复步骤3、4、5。
7、用游标卡尺从不同方向测圆环内外径个5次（用于计算圆环转动惯量的理论值） 8、用游标卡尺从不同方向测圆盘直径5次（用于计算圆盘转动惯量的理论值） 9、用游标卡尺分别量定、动盘悬线孔间距各5次（由此组数据间接求出定、动盘过 悬点的圆的半径r 和R 。
10、分别记下圆盘、圆环的给定质量0m 、m 。 五、数据表格及数据处理
圆盘转动周期0T 的A 类不确定度分量：
047.74610A T U S s -==
=⨯
0T 的B 类不确定度
yi ∆为秒表最小分度值）
合成不确定度为： 00.001 ()T U s =≈ 测量结果 000 1.6340.001 ()T T T U s =±=± 同理可得 1.5910.001 ()T T T U s =±=±
上、下盘间距H 与孔间距阿a 、b
H 、
H 、R 、r 的B
R 、r
对圆盘质量0m （已给定），取00.02m U g =
测量结果 478.30.3H H H U mm =±=±
80.470.01R R R U mm =±=± 30.790.01r r r U mm =±=±
圆盘直径0D 与圆环内、外径1D 、2D
计算圆盘、圆环转动惯量的；理论值'0J 、'J ：
'232000/2 2.14010J m R kg m -==⨯⋅
'223212()/20.92810J m R R kg m -=+=⨯⋅
'
圆盘转动惯量的不确定度：
625.2810U kg m -=⨯⋅
实验结果 3200(2.0850.005)10J J U kg m -=±=±⨯⋅ 测量值与理论值之间的百分误差：
圆盘： 圆环：
六、注意事项
1、提醒学生谨防机械秒表摔到地上。
2、使用游标卡尺要注意：主尺上要读数的刻度线与游标上“0”刻度线对齐的那根，
不是游标边缘所对准的那根。
3、测周期是本实验中最大的误差源，提醒学生注意提高测量精度。
4、启动三线摆时如有晃动将造成较大的误差，所以启动时应注意启动方法：a 、仪器