三线摆测物体转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告实验报告：三线摆测转动惯量实验一、实验目的本次实验的主要目的是通过三线摆的测量，研究物体在不同摆动角度下的转动惯量。
转动惯量是描述物体旋转特性的一个重要参数，对于理解物体的运动规律和动力学性能具有重要意义。
二、实验原理1. 三线摆的构造三线摆是由三条相互垂直的细线组成，其中两条细线固定在同一端点，另一条细线则通过一个支点悬挂。
当三线摆摆动时，细线的张力会产生扭矩，使得摆锤绕支点旋转。
2. 转动惯量的计算公式转动惯量的计算公式为：I = m * r^2,其中m为物体的质量，r为物体的半径。
在本实验中，我们将通过测量三线摆在不同摆动角度下的周期和角速度，从而求得物体的转动惯量。
三、实验步骤与结果分析1. 实验准备(1) 准备三线摆、计时器、直尺等实验工具。
(2) 将三线摆调整至水平状态，使两条细线的夹角为90°。
(3) 在三线摆的一端挂上质量为m的小球。
(4) 将三线摆调整至合适的初始位置，使其摆动幅度较小。
2. 实验过程与数据记录(1) 以一定的时间间隔记录三线摆的周期T;(2) 以一定的时间间隔记录三线摆的角速度ω。
(3) 根据公式I = 2π/T * ω^2 * r,计算出小球的转动惯量I;(4) 重复以上步骤，分别测量三线摆在不同摆动角度下的数据。
3. 结果分析根据实验数据，我们可以得到以下结论：(1) 随着三线摆摆动角度的增大，其周期T逐渐减小；这是因为在摆动过程中，重力作用在小球上的分力逐渐增大，使得小球受到的回复力减小，从而导致摆动周期变短。
角速度ω也随之增大；这是因为在摆动过程中，小球受到的回复力与重力分力的合力方向始终保持不变，使得小球绕支点做圆周运动的速度不断增大。
因此，我们可以得出结论：物体在不同摆动角度下的转动惯量与其固有属性有关。
三线扭摆法测转动惯量实验报告
三线扭摆法测转动惯量实验报告实验报告：三线扭摆法测转动惯量一、实验目的通过三线扭摆法测量转动惯量，掌握该方法的实验技能，了解转动惯量的概念及其计算方法。
二、实验原理若一刚体绕固定轴旋转，其转动惯量 $I$ 与它的质量和转动轴的位置有关。
转动惯量的一般定义如下：$$I=\sum_{i=1}^{n}m_i r_{i}^{2}$$其中 $m_i$ 是刚体的质量，$r_i$ 是物质元素 $i$ 到转动轴的距离。
本实验采用三线扭摆法来测量转动惯量。
三线扭摆法是利用固定点对物体进行转动，通过测定牵引力和转动角度，计算出转动惯量的一种方法。
其原理有三点：①牵引线上的张力是扭矩的产生者；②张力方向沿着放线筒的切线方向；③转动对象由牵引力和回复弹力制约，可视作单摆。
三、实验装置与材料实验装置：三线扭摆实验装置、摆重、量角器、数字秤、公称半径 $R$。
实验材料：- 铁环、铝盘、铜管、紫铜管等多种材料的转动物体；- 测量器材：数字角度计、数字秤、定义杆、卷尺。
四、实验步骤1.测量铁环的质量与公称半径 $R$。
2.将铁环等摆物挂到三线扭摆轴上，调整摆物中心与扭轴重合，使物体能够振动稳定。
3.按照图示接线，并调整牵引线的张力，使扭轴垂线上任意点产生一个恒定的、不被阻力消耗的扭矩。
同时安装量角器，记录牵引线与水平方向之间的角度 $\theta$。
4.用定义杆观察铁环的振幅，用数字角度计准确记录铁环的振幅角 $A$。
5.连续观察铁环的摆动，并记录一组 $N$ 次数据，每次记录相应的 $\theta$ 和 $A$ 值。
为了确保数据准确，需要等待摆物达到稳定状态后才进行测量，且每次测量前应恢复摆物到竖直位置。
6.将每次测量得到的 $\theta$ 值与 $A$ 值带入计算公式中，计算相应的牵引力 $F$，转动惯量 $I$。
最后将 $I$ 的测量误差计算出来。
五、实验结果与分析将实验中测得的数据代入计算公式，可以得出铁环的转动惯量$I$，单位为 $kg\cdot m^2$。
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告一、实验目的1、掌握三线摆法测量物体转动惯量的原理和方法。
2、学会使用秒表、游标卡尺、米尺等测量工具。
3、研究物体的转动惯量与其质量分布及转轴位置的关系。
二、实验原理三线摆是由一个均匀圆盘，用三条等长的摆线（摆线长度为 l）对称地悬挂在一个水平的圆盘上构成。
当圆盘绕垂直于盘面的中心轴OO' 作微小扭转摆动时，若略去空气阻力，圆盘的运动可以看作简谐运动。
设圆盘的质量为 m₀，半径为 R₀，对于通过圆盘中心且垂直于盘面的轴的转动惯量为 I₀。
当下盘扭转一个小角度φ 后，它将在平衡位置附近作简谐振动，其周期为：＼（T₀＝2π\sqrt{＼frac{I₀}｛m₀gh}｝＼）其中，g 为重力加速度，h 为上下圆盘之间的距离。
若将质量为 m 的待测物体放在圆盘上，且使待测物体的质心与圆盘的中心轴重合，此时系统对于中心轴的转动惯量为 I，则系统的摆动周期为：＼（T ＝2π\sqrt{＼frac{I}｛（m ＋ m₀)gh}｝＼）联立以上两式可得待测物体对于中心轴的转动惯量为：＼（I ＝（m ＋ m₀)＼frac{T²}｛T₀²}I₀\）三、实验仪器三线摆实验仪、游标卡尺、米尺、秒表、待测物体（圆环、圆柱等）、电子天平。
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，使上圆盘水平。
然后，在下圆盘上放置水准仪，调节下圆盘的三个地脚螺丝，使下圆盘也处于水平状态。
2、测量上下圆盘的半径 R₀和 R 以及两圆盘之间的距离 h。
用游标卡尺分别测量上、下圆盘的半径，测量 6 次，取平均值。
用米尺测量两圆盘之间的距离 h，测量 3 次，取平均值。
3、测量下圆盘的质量 m₀和待测物体的质量 m。
使用电子天平分别测量下圆盘和待测物体的质量。
4、测定下圆盘的摆动周期 T₀。
轻轻转动下圆盘，使其在平衡位置附近作小角度摆动。
用秒表测量下圆盘摆动 50 次的时间，重复测量3 次，计算出平均摆动周期 T₀。
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。
3. 细线长度对转动惯量的影响：保持小球的质量和杆的长度不变，改变细线的长度，测量摆动周期。
通过计算转动惯量，我们可以发现细线长度与转动惯量之间存在反比关系，即转动惯量随细线长度的增大而减小。
结论：通过实验，我们验证了转动惯量与物体几何形状、质量分布等因素之间的关系。
质量对转动惯量有直接的线性影响，而杆的长度和细线的长度则对转动惯量有非线性的影响。
三线摆测转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告一、实验目的1.1 理解转动惯量的定义和计算方法1.2 掌握三线摆测转动惯量的方法和步骤2.1 通过实验，提高动手能力和实验操作技巧2.2 培养团队协作精神和科学探究能力3.1 分析实验数据，得出结论3.2 提高对物理学知识的理解和应用能力二、实验器材与材料1. 三线摆：一个固定在支架上的三线摆，摆锤长度约为30cm,摆角为0°至180°。
2. 弹簧秤：用于测量物体的质量。
3. 细绳：用于连接三线摆的摆锤和固定点。
4. 计时器：用于记录实验时间。
5. 笔记本：用于记录实验数据和观察现象。
6. 砝码：用于校准弹簧秤。
三、实验步骤与方法1. 将三线摆调整到水平状态，确保摆锤与固定点在同一水平线上。
然后，用细绳将摆锤与固定点连接起来，使细绳呈“8”字形。
2. 用砝码校准弹簧秤，使其精确度达到0.1g。
3. 将待测物体(如小球)放在三线摆的摆锤上，记录物体的质量m和摆锤的高度h。
注意保持物体与摆锤之间的相对位置不变。
4. 使用计时器记录物体从静止开始到达平衡位置所需的时间t。
重复以上步骤多次，取平均值作为实验数据。
5. 根据实验数据，计算出物体的转动惯量I和摆长L的关系式：I = (m * L^2) /2h^2。
其中，m为物体质量，L为摆长，h为摆锤高度。
6. 分析实验结果，讨论转动惯量与物体质量、摆长等因素之间的关系。
四、实验结果与讨论通过本次实验，我们成功地测量了三线摆测转动惯量的方法，并得出了物体转动惯量与质量、摆长之间的关系。
在实验过程中，我们不仅提高了动手能力和实验操作技巧，还培养了团队协作精神和科学探究能力。
在实验过程中，我们发现物体的质量越大，转动惯量越大；摆长越长，转动惯量也越大。
这与理论知识相符，说明我们的实验方法是正确的。
我们还观察到了一些有趣的现象，如当物体质量较小时，需要增加计时器的精度才能准确记录物体到达平衡位置的时间；当摆长较大时，需要增加砝码的重量才能使弹簧秤精确度达到0.1g。
三线摆法测量转动惯量实验报告
三线摆法测量转动惯量实验报告1. 实验目的说到转动惯量，这个名词听起来是不是有点高深莫测？其实啊，转动惯量就像是物体在转动时的一种“固执程度”，越大就越难转，越小则容易旋转。
这次实验的目的就是用三线摆法来测量转动惯量，弄明白这个“固执”的家伙到底是怎么回事。
2. 实验原理2.1 三线摆的构造三线摆，顾名思义，就是有三根线的摆。
这三根线可不是随便的线，而是精心设计过的，用来让我们测量转动惯量的。
在实验中，通常会有一个旋转的物体，比如一个小圆盘，然后把它固定在三根线的底端，让它可以自由转动。
这样的设计不仅有趣，还特别实用，简直是物理界的“神器”！2.2 转动惯量的计算转动惯量的计算公式有点复杂，但别怕，咱们只要记住几个关键点。
首先，要知道物体的质量和它的形状，这些都会影响到转动惯量。
然后，通过测量摆动的角度和时间，我们就能用公式把这些数据转化成转动惯量。
简直就是数学和物理的完美结合，既能动脑又能动手！3. 实验步骤3.1 准备工作实验开始之前，我们得先准备好所有的工具和材料。
首先要有一个稳稳当当的三线摆，别让它像风筝一样乱飞。
然后就是我们的小圆盘，别忘了它的质量哦！接下来，准备一个计时器，用来测量摆动的时间。
这可不是“玩儿命”，而是要让数据更加准确。
3.2 实际操作一切准备就绪后，开始实验啦！首先把圆盘挂在三线摆的底端，调整好位置，确保它能顺利转动。
然后，轻轻地拉一下线，让圆盘开始摆动。
此时，大家都要屏息凝神，静静观察，记下摆动的时间和角度。
每个人的心里都像打鼓一样，不知道结果会不会让我们大吃一惊。
4. 数据记录与分析实验结束后，数据就像金矿一样，等着我们去挖掘！记录下每次摆动的时间和对应的角度，把这些数据整理成表格，简直就像是给自己上了一堂数学课。
然后，利用转动惯量的公式，把这些数据代入计算，得出最终结果。
此时，心里简直乐开了花，看到数值就像是在解锁成就，既有成就感又充满期待。
5. 实验总结经过一番折腾，转动惯量终于在我们的手中显现！在这个过程中，不仅学到了物理知识，还体会到了动手实验的乐趣。
三线摆测物体转动惯量实验报告
三线摆测物体转动惯量实验报告一、实验目的1、掌握三线摆测量物体转动惯量的原理和方法。
2、学会使用秒表、游标卡尺、米尺等测量工具。
3、研究物体的转动惯量与其质量分布、形状和转轴位置的关系。
二、实验原理三线摆是由三根等长的悬线将一圆盘水平悬挂而成。
当圆盘绕中心轴扭转一个小角度后，在重力作用下圆盘将做简谐振动。
其振动周期与圆盘的转动惯量有关。
设圆盘的质量为＄m_0$，半径为＄R$，对于通过其中心且垂直于盘面的轴的转动惯量为＄J_0$，上下圆盘之间的距离为＄H$，扭转角为＄＼theta$。
当下圆盘转过角度＄＼theta$ 时，圆盘的势能变化为：＄＼Delta E_p ＝ m_0g ＼Delta h$其中，＄＼Delta h$ 为下圆盘重心的升高量，可近似表示为：＄＼Delta h ＝＼frac{R^2 ＼theta^2}｛2H}＄根据能量守恒定律，圆盘的势能变化等于其动能变化，即：＄＼frac{1}｛2} J_0 ＼omega^2 ＝ m_0g ＼frac{R^2 ＼theta^2}｛2H}＄又因为圆盘做简谐振动，其角频率＄＼omega ＝＼frac{2\pi}｛T}＄，所以有：＄T^2 ＝＼frac{4\pi^2 J_0}｛m_0gR^2} ＼cdot ＼frac{H}｛R^2}＄设待测物体的质量为＄m$，放在下圆盘上，此时系统的转动惯量为＄J$，则系统的振动周期为＄T'＄，有：＄T'＾2 ＝＼frac{4\pi^2 J}｛（m ＋ m_0)gR^2} ＼cdot ＼frac{H}｛R^2}＄则待测物体对于中心轴的转动惯量为：＄J ＝＼frac{T'＾2 （m ＋ m_0)gR^2 H}｛4\pi^2 R^2} J_0$三、实验仪器三线摆实验装置、游标卡尺、米尺、秒表、待测物体（圆柱体、圆环等）、天平。
四、实验步骤1、用天平测量下圆盘、待测物体的质量。
2、用游标卡尺测量下圆盘、待测物体的直径和高度。
大学物理实验报告实验3三线摆法测定物体的转动惯量
大学物理实验教案实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量1 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）掌握利用公式法测定物体的转动惯量。
2 实验仪器三线摆装置 计数器 卡尺 米尺 水平器 3 实验原理3.1 三线摆法测定物体的转动惯量机械能守恒定律：ω20021I mgh =简谐振动：tT πθθ2sin0= t T T dt d ππθθω2cos 20==通过平衡位置的瞬时角速度的大小为：T 002πθω=； 所以有：⎪⎭⎫⎝⎛=T I m gh 02122πθ根据图1可以得到：()()1212!BC BC BC BC BC BC h +-=-=()()()()22222r 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：()()()()02222112121cos 2θRr r R l C A B A BC -+-=-= 整理后可得：102102sin 4)cos 1(2BC BC Rr BC BC Rr h +=+-=θθH BC BC 21≈+；摆角很小时有：2)2sin(00θθ= 所以：H Rr h 220θ=整理得：2204T H mgRr I π=；又因3b R =，3a r = 所以：22012T 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：2112112)(T H gab M m I π+=待测物的转动惯量为： I= I 1-I 03.2 公式法测定物体的转动惯量圆环的转动惯量为：()D D M I 222181+=4 教学内容4.1 三线摆法测定圆环绕中心轴的转动惯量1)用卡尺分别测定三线摆上下盘悬挂点间的距离a 、b （三个边各测一次再平均）； 2)调节三线摆底坐前两脚螺丝使上盘水平3)调节三线摆悬线使悬盘到上盘之间的距离H 大约50cm 左右，并调节悬盘水平； 4)用米尺测定悬盘到上盘三线接点的距离H ；5)让悬盘静止后轻拨上盘使悬盘作小角度摆动（注意观察其摆幅是否小于10度，摆动是否稳定不摇晃。
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：1. 保持实验环境的稳定，确保实验数据的准确性。
2. 尽量减小由于人为误差而带来的影响，例如在摆动过程中不要干扰摆构的运动。
3. 进行多次实验测量并求平均值，以提高数据的可靠性。
6. 实验总结本实验通过三线摆测转动惯量的实验装置，成功测量了被测物体的转动惯量。
实验结果表明，在一定条件下，转动惯量与物体的质量、形状及摆动的周期等因素密切相关。
三线摆与扭摆实验报告（共10篇）
三线摆与扭摆实验报告(共10篇)三线摆实验报告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E?0，此时，角速度?最大，圆盘具有转动动能：E?J0?02/2则根据机械能守恒有：mgh?J0?02/2 （1）上式中的m0为圆盘的质量，?0为盘过平衡位置时的瞬时角速度，J0为盘绕中心轴的转动惯量。
当圆盘扭转的角位移?很小时，视圆盘运动为简谐振动，角位移与时间t的关系为：0sin(2?t/T0??)(2)经过平衡位置时最大角速度为将?0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?0时，上盘B点的投影点由C点变为D点，即h?CD?BCBC2AB2BD2A'B2A'B2(R2r考虑到AB?A'所以因为?0很小，用近似公式sin?0??0，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。
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过三线摆法测量物体的转动惯量，探究物体的转动惯量与其质量、转动半径的关系，并通过实验数据的处理和分析，验证转动惯量的计算公式。
二、实验原理。
1. 转动惯量。
物体的转动惯量是描述物体对转动运动的惯性大小的物理量，通常用符号I表示。
对于质量均匀分布的物体，其转动惯量可由公式I=mr^2计算得出，其中m为物体的质量，r为物体的转动半径。
2. 三线摆法。
三线摆法是一种用来测量物体转动惯量的实验方法。
实验装置由一根轻绳和两个固定在同一直线上的固定点组成，物体通过轻绳悬挂在固定点上，并形成一个等腰三角形。
当物体受到外力作用时，将产生转动运动，通过测量物体的角加速度和转动半径，可以计算出物体的转动惯量。
三、实验装置。
1. 实验仪器，三线摆装置、计时器、测量尺、质量秤。
2. 实验器材，小球、细绳。
四、实验步骤。
1. 悬挂小球，将小球用细绳悬挂在三线摆装置上，并调整细绳的长度，使小球形成一个等腰三角形。
2. 测量转动半径，使用测量尺测量小球的转动半径r。
3. 施加外力，将小球摆开一个小角度，并释放，记录小球摆动的周期T。
4. 重复实验，重复以上步骤3次，取平均值作为最终实验数据。
五、实验数据处理与分析。
1. 计算角加速度，根据实验数据计算小球的角加速度α。
2. 计算转动惯量，利用公式I=mr^2，结合实验数据计算小球的转动惯量I。
3. 数据分析，对实验数据进行统计分析，绘制实验数据的图表，并进行数据的比较和讨论。
六、实验结果与结论。
通过实验数据处理和分析，得出小球的转动惯量I为x kg·m^2。
实验结果表明，物体的转动惯量与其质量和转动半径的平方成正比，验证了转动惯量的计算公式I=mr^2。
七、实验心得体会。
本次实验通过三线摆法测量物体的转动惯量，加深了对物体转动惯量的理解，同时也锻炼了实验操作和数据处理的能力。
在实验中，我们也发现了一些问题和不足之处，对于实验过程中的误差和影响因素，需要进一步探讨和改进。
700108三线摆测量转动惯量(实验8)
用三线摆测物体的转动惯量实验报告【一】实验目的及实验仪器实验目的：1.掌握三线摆测量转动惯量的原理和方法。
2.学会正确测量长度、质量和时间的方法。
3.学会用三线摆测量圆盘和圆环绕对称轴的转动惯量。
实验仪器：三线摆、气泡水准器、钢卷尺、游标卡茨、物理天平、秒表、待测圆环。
【二】实验原理及过程简述实验原理：1. 在重力场作用下，圆盘B 在运动过程中机械能守恒Jw 0^2=mgh2. 由于a0很小，圆盘运动可看做简谐运动，这样圆盘最大角速度为w 0=2πα/T3. T 为圆盘的运动周期、L 为悬线长度、系绳点到圆盘B 的铁盘A中心距离分别为R 和r ，则HgRrT M J 224π盘盘=由实验测出m 、r 、R 、H 和T 的值，可以计算出圆盘的转动惯量。
圆环转动惯量的测量原理与上述相同。
实验过程：1.利用气泡水准器调节铁盘水平，调节圆盘水平，轻轻转动水平铁盘，使圆盘获得一个小冲量矩后能够来回自由转动。
2.待测圆盘做稳定摆动时，用停表测出它来回摆动50次所需要的总时间，重复三次，算出周期的平均值T 。
3.测出L 、R 和r ，读取圆盘上已标质量，算出圆盘的转动惯量。
4.测出圆环的转动惯量。
将圆环加在圆盘上面，使圆环中心和圆盘中心重合，按上述步骤测出周期T`，利用式H'gRrT )M M (J 224π环盘环盘+=+算出圆盘加圆环的总转动惯量，将总转动惯量减去圆盘的转动惯量，得到圆环的转动惯量的测量值。
盘环盘环J J J -=+5.测出圆盘的半径R0以及圆环的内径a 和外径b ，用求转动惯量的理论公式：221R M 'J 盘盘=，)b a (M 'J 2221+=环环 实验值和理论值进行比较，分别求出相对误差和绝对误差。
【三】实验数据处理及误差计算： 数据记录：1. 圆盘转动惯量的测量值:HgRrT M J 224π盘盘=R=165.967÷3^1/2 =95.821 mm ； r=79.120÷3^1/2 =45.680 mm ；H=[L^2-（R-r ）^2]^1/2 =455.650 mm ； T=75.377s/50=1.508s; 取g=9.8m/s 2HgRrT M J 224π盘盘= =1420.6×10-3×9.8×95.821×45.680×(1.508)2/4π2×455.650 g ·mm 2 =7.711.46 kg ·mm 22. 计算圆盘+圆环转动惯量的测量值:H'gRrT )M M (J 224π环盘环盘+=+T`=70.243s/50=1.405s;H'gRrT )M M (J 224π环盘环盘+=+=(1420.6+637.8)×9.8×103×95.821×45.680×(1.405)2/4π2×455.650 g ·mm 2 =9.689.56 g ·mm 23. 计算圆环转动惯量的测量值:盘环盘环J J J -=+盘环盘环J J J -=+=(9689.56-7711.46) g ·mm 2=1978.10 g ·mm 24. 计算圆盘转动惯量的理论值:221R M 'J 盘盘=R 0=199.513mm/2=99.7565mm221R M 'J 盘盘==1420.6×(99.7565)2÷2 g ·m 2=7068.45 kg ·mm 2 5. 计算圆环转动惯量的理论值; )b a (M 'J 2221+=环环a=49.709mm/2=24.8545 mm; b=159.46mm/2=79.73 mm.)b a (M 'J 2221+=环环=637.8×10-3×[(24.8545)2+(79.73)2] g ·mm 2=2224.21 kg ·m 2 6. 计算绝对误差、相对误差:|'J J |J 盘盘盘-=∆=|7711.46-7068.45|=643.01 kg ·m 2|'J J |J 环环环-=∆=|2224.21-1978.10|= kg ·m 2%'J J E 100盘盘盘∆==(7711.46-7068.45)/7068.45=9.10% ;相对误差E=0.0910 %'J J E 100环环环∆==(2224.21-1978.10)/1978.10=12.44% ;相对误差E=0.1244【四】实验结果表达：思考题:1.为什么要求两盘水平、3根悬线相等？ 答：(1)保证受力平衡，使圆盘各处上升高度相同，保证圆盘做简谐运动。
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告
三线摆法测量物体的转动惯量实验报告三线摆法测量物体的转动惯量实验报告引言：转动惯量是描述物体绕轴旋转时所具有的抗拒转动的性质，是物体旋转动力学性质的重要参数之一。
本实验通过三线摆法测量不同物体的转动惯量，旨在探究物体的形状、质量和转动轴的位置对转动惯量的影响。
实验装置与方法：实验装置主要包括一个三线摆装置、一组不同形状和质量的物体、一台计时器以及一组测量工具。
实验步骤如下：1. 将三线摆装置固定在实验台上，并调整摆线的长度和角度，使其保持稳定。
2. 选择一个物体，将其绑在摆线的下端，确保物体能够自由摆动。
3. 用计时器测量物体在摆动过程中的周期，重复多次测量并取平均值。
4. 更换其他物体，重复步骤2和3，直到测量完所有物体。
5. 根据实验数据计算每个物体的转动惯量。
实验结果与分析：我们选择了三个不同形状和质量的物体进行实验：一个长方体、一个圆柱体和一个球体。
通过测量得到的周期数据，我们计算出了每个物体的转动惯量。
首先，我们观察到不同形状的物体在摆动过程中具有不同的周期。
长方体的周期最短，球体的周期最长，圆柱体的周期位于两者之间。
这是因为不同形状的物体在摆动过程中所受到的阻力和惯性力的大小不同，从而影响了摆动的周期。
其次，我们发现物体的质量对转动惯量也有影响。
通过比较相同形状但不同质量的物体，我们发现质量越大，转动惯量也越大。
这是因为质量的增加使物体具有更大的惯性，从而抗拒转动的能力增强。
最后，我们研究了转动轴的位置对转动惯量的影响。
在实验过程中，我们将物体绑在摆线的不同位置，并测量了相应的周期。
结果显示，转动轴离物体质心越远，转动惯量越大。
这是因为转动轴离质心越远，物体的质量分布越分散，惯性矩也越大。
结论：通过三线摆法测量不同物体的转动惯量，我们得出了以下结论：1. 不同形状的物体具有不同的转动惯量，长方体的转动惯量最小，球体的转动惯量最大。
2. 物体的质量对转动惯量有影响，质量越大，转动惯量越大。
三线摆测物体转动惯量实验报告
三线摆测物体转动惯量实验报告一、实验背景在物理学中，转动惯量是一个至关重要的概念。
它决定了物体在转动时的惯性。
咱们的实验旨在通过三线摆测量不同物体的转动惯量，搞明白它们的转动特性。
想象一下，拿着一个铁球，转动时的感觉和拿着一个木块完全不同，这就是转动惯量在作祟。
1.1 三线摆的原理三线摆，简单说就是利用重力和摆动来测量。
三个线圈，连接在一起，像一根灵活的触手。
摆动起来，底下的重物受力，旋转的状态便可捕捉。
这种方法虽然看似简单，但却是极其有效的。
1.2 测量步骤先把物体挂上去，调整好位置。
然后轻轻放手，观察摆动的幅度和周期。
记录下数据，慢慢汇总。
大家都知道，细节决定成败，尤其是在这样的实验中。
二、实验过程实验过程中，我们遇到了一些小插曲。
开始的时候，摆的角度没调好，导致数据偏差。
但这也没关系，调试一下，重新开始。
每一次摆动，都是一次新的发现。
2.1 数据记录数据记录至关重要，不能马虎。
每一次摆动后，尽量记录清楚，确保数据的准确性。
比如，摆动的周期、角度，甚至是环境的温度，都是影响因素。
我们小组成员认真对待，每个人的脸上都流露出专注。
2.2 分析数据有了数据，就得分析。
利用公式计算转动惯量，得出结果。
每个人都有自己的计算方法，大家聚在一起讨论时，那种氛围热烈得很。
有人提出了不同的看法，互相启发，真是妙不可言。
2.3 实验结果最终，我们得到了不同物体的转动惯量。
通过对比，我们发现重物的形状和质量分布对结果有显著影响。
比如，圆形物体的转动惯量往往小于方形的。
这些结果让我们对物理有了更深的理解。
三、实验总结经过一系列的测量与分析，我们不仅获得了数据，还领悟到了一些更深层次的道理。
转动惯量并不是一个孤立的概念，它与物体的形状、质量都有密切关系。
3.1 实验收获在这个过程中，大家的团队合作意识提升了。
每个人都在为共同的目标努力，讨论中充满了智慧的碰撞。
每个人的想法都是一颗珍珠，串联在一起，形成了我们的“知识项链”。
三线摆测物体的转动惯量实验报告
三线摆测物体的转动惯量实验报告“三线平衡法”是用于测定物体转动惯量的方法，是把物体分成三线，任意选取两点，在两点之初用一根线，相切物体的轴，将物体的重心拉回轴线，使其达到平衡，则符合三线平衡条件。
本实验是在实验室条件下，使用“三线平衡法”测定被试验物体的转动惯量，并绘制出物体转动惯量-转动速率曲线。
一、实验装置及材料1.实验装置：试验台、扭力测定仪、微型超声波控制器全自动计算仪、半球数显三脚架2.实验材料：被试验物体、型号为“B34-05”轴承等二、实验原理1.物体转动惯量是它的质量、几何形状及其分布的函数，可以利用三线平衡法测得物体的转动惯量。
三、实验步骤1.准备实验：安装实验台，准备好数显三脚架，并将其安装在实验台上，把被试验物体（轴承）放在台面中心点；安装好微型超声波控制器全自动计算仪，并将它测定仪准确放置在台面上，连接它们之间，将扭力测定仪连接到实验台，以便检测轴承的转动惯量，并绘制出物体转动惯量-转动速率曲线。
2.实施实验：将架子放置在台面中心点，选取轴承上的两点，分别将半球数显三脚架放置到两点，然后使用扭力测定仪测得轴承转动惯量。
3.记录数据：以架子角度为参照，改变架子角度，记录架子角度与轴承转动惯量之间的关系。
四、实验结果及总结1.实验结果：实验采用“三线平衡法”，将被试验物体的重心拉回轴线，使之达到三线平衡，通过调整数显三脚架的角度和轴承的转动惯量进行实验分析。
结果表明，当架子的角度达到一定值时，轴承的转动惯量随着架子角度的增加而减小，可以生成轴承转动惯量-转动速率曲线，曲线上表明，当轴承转动速率越id大，轴承转动惯量越小。
2.实验总结：本实验结果显示，使用“三线平衡法”，可以精确测量物体的转动惯量，并绘制出物体转动惯量-转动速率曲线，从而可以确定物体的转动惯量及其质量、几何形状及其分布。
实验结果验证了“三线平衡法”的有效性。
三线摆测转动惯量实验报告
实验9 三线摆测转动惯量一、实验目的1.掌握三线摆法测物体转动惯量的原理和方法。
2.学习用水准仪调水平，用光电门和数字毫秒仪精密测量扭转周期。
3.验证转动惯量的平行轴定理。
二、实验仪器210FB 型三线摆转动惯量实验仪，213FB 型数显计时计数毫秒仪，钢卷尺，游标卡尺，电子天平，圆环（1个），圆柱（2个）。
三、实验原理1、三线摆法测量原理如图(1)，将两水平圆盘用等长、不可伸缩的三根细线连接构成三线摆。
下圆盘（可放真它被测物体）绕21O O 轴做扭转运动，通过测量周期及其它量，可求得下圆盘及其它被测物体的转动惯量。
由刚体转动定律或机械能守恒，可得下圆盘转动惯量0I 的测量计算公式为：202004T HgRr m I π=（1） 式中，0m 是下圆盘质量，H 是两圆盘间的距离，0T 是下圆盘扭动周期，由图（1）3/3a R =，3/3b r =。
设扭转N 个周期的时间为0t ，计算公式为：20220012t HN gab m I π=（2） 要测质量为m 的待测物对21O O 轴的转动惯量I ，只需将待测物放在下圆盘上，设此时的扭转周期为T ，下圆盘和盘上物体对21O O 轴的总转动惯量为：22004)(T HgRr m m I I π+=+， 则：]1))(1[(2000-+=T T m m I I （3） 2、验证平行轴定理如图2，质量为1m 的物体绕过质心的转动轴C 的转动惯量为C I ， D 轴与C 轴平行，相距为d ，由平行轴定理:21d m I I C D += （4）为保证圆盘平衡，将两个质量为1m ，半径为1r 的小圆柱体对称地放在下圆盘上，圆柱体中心到下圆盘中心2O 的距离均为d ,测出扭转周期T ，则一个小圆柱对21O O 轴的转动惯量D I 为：]1))(21[(2120010-+=T T m m I I D （5）测出不同距离d 对应的D I ，可将测得值与（5）式结果比较验证进行验证。
三线摆测物体转动惯量实验报告
三线摆测物体转动惯量实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过三线摆测量物体转动惯量的实验，帮助同学们更好地理解转动惯量的概念，掌握三线摆的原理和使用方法，提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理转动惯量(也叫转动阻力)是描述物体在受到外力作用下，围绕某一点或轴线旋转时所表现出的抵抗运动改变的能力。
简单来说，就是物体在旋转过程中，抵抗自身发生旋转的能力。
转动惯量的单位是千克·米2。
三、实验器材1. 三线摆：一根长杆，中间连接一个质量块，下面吊一个质量块，形成一个三角形。
2. 计时器：用于记录物体旋转的时间。
3. 加速度计：用于测量物体的加速度。
4. 角度仪：用于测量物体旋转的角度。
5. 数据处理软件：用于处理实验数据，计算出物体的转动惯量。
四、实验步骤1. 将三线摆调整到水平状态，然后将质量较大的物体放在三角形的顶点，质量较小的物体放在底端。
确保两个物体之间的距离适中，以免影响实验结果。
2. 用角度仪测量物体开始旋转前的角度，然后启动计时器，记录物体旋转一周所需的时间。
重复多次，取平均值作为实验数据。
3. 在物体旋转过程中，用加速度计测量其加速度。
同样地，取多次实验数据的平均值作为实验数据。
4. 将实验数据导入数据处理软件，按照公式计算出物体的转动惯量。
五、实验结果与分析通过本次实验，我们成功地测量出了物体的转动惯量。
在实验过程中，我们需要注意以下几点：1. 确保三线摆的状态稳定，避免因为摆动过大而影响实验结果。
2. 在测量加速度时，要保持加速度计与物体的距离恒定，以免误差过大。
3. 在计算转动惯量时，要严格按照公式进行计算，避免出现错误。
通过这次实验，我们不仅掌握了三线摆测量物体转动惯量的原理和方法，还锻炼了自己的实验操作能力和数据处理能力。
希望大家在今后的学习生活中，能够将所学知识运用到实际中去，不断提高自己的综合素质。
三线摆测物体转动惯量实验报告
三线摆测物体转动惯量实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过三线摆测物体转动惯量的实验，了解并掌握三线摆的基本原理、结构和使用方法，学会利用三线摆测量物体的转动惯量，为后续学习打下基础。
二、实验原理1. 三线摆是什么？三线摆就是一个由三条平行的杆子组成的摆，我们称之为“三线摆”。
它是一种简单而有趣的物理实验装置，可以用来研究物体在不同角度下的受力情况，从而计算出物体的转动惯量。
2. 三线摆的结构三线摆主要由三条平行的杆子组成，其中一条杆子固定不动，称为“摆柱”；另外两条杆子可以在一定范围内摆动，称为“摆臂”。
这两根摆臂通过一个铰链与摆柱相连。
3. 三线摆的工作原理当摆臂受到外力作用时，它们会绕着摆柱做周期性的摆动。
这种摆动会产生一个角加速度a,使得物体沿着圆周运动。
根据牛顿第二定律F=ma,我们可以得出物体所受的合力F等于它的质量m乘以角加速度a。
因此，通过测量三线摆在不同角度下的受力情况，我们就可以计算出物体的转动惯量I。
4. 如何测量物体的转动惯量？首先需要将三线摆调整到合适的位置和角度，然后让物体挂在上面。
接着记录下物体在不同角度下的受力情况(包括重力、支持力、摩擦力等),并用公式I=mg2/r2计算出物体的转动惯量。
最后再将结果进行单位换算即可得到最终结果。
三、实验步骤1. 首先组装好三线摆，并将其调整到合适的位置和角度。
注意要保证三个支点在同一平面内且相互垂直。
2. 然后将待测物体挂在三线摆上，并记录下物体的质量m和长度l。
这些数据对于计算转动惯量非常重要。
3. 接着让三线摆自由摆动一段时间，直到它停止为止。
在此过程中要注意观察物体的运动轨迹和受力情况，并及时记录下来。
4. 最后根据实验数据计算出物体的转动惯量I,并进行单位换算。
如果结果不够准确，可以适当调整三线摆的位置和角度重新进行实验。
三线摆测转动惯量实验报告
三线摆测转动惯量实验报告一、实验目的1、掌握三线摆测定物体转动惯量的原理和方法。
2、学会使用秒表、游标卡尺、米尺等测量工具。
3、加深对转动惯量概念的理解，以及其与物体质量分布和转轴位置的关系。
二、实验原理三线摆是由三根长度相等的摆线将一匀质圆盘悬挂在一个水平的圆盘支架上构成的。
当摆盘绕中心轴扭转一个小角度后，在重力作用下，摆盘将作周期性的扭摆运动。
设下圆盘质量为＄m_0$，半径为＄R_0$，上圆盘质量为＄m$，半径为＄r$，两圆盘之间的距离为＄H$，扭转角为＄＼theta$。
当下圆盘扭转一个小角度＄＼theta$ 后，其势能的改变为：＄＼Delta E_p ＝ m_0 g ＼Delta h$其中，＄＼Delta h$ 为下圆盘重心下降的高度。
由于扭转角度很小，＄＼sin\theta ＼approx ＼theta$，则：＄＼Delta h ＝＼frac{R_0^2\theta^2}｛2H}＄根据能量守恒定律，摆动过程中势能与动能相互转化，且机械能守恒。
当下圆盘摆动到最大角度时，动能为零，势能最大；当下圆盘经过平衡位置时，势能为零，动能最大。
设下圆盘摆动的周期为＄T_0$，则其转动惯量＄I_0$ 为：＄I_0 ＝＼frac{m_0gR_0^2T_0^2}｛4\pi^2H}＄对于质量为＄m$ 的待测物体放在下圆盘上时，系统的转动惯量为＄I$，摆动周期为＄T$，则有：＄I ＝ I_0 ＋ m\left(＼frac{r^2}｛2} ＋ H^2\right)＄从而可求得待测物体的转动惯量＄I$ 为：＄I ＝＼frac{m_0gR_0^2T^2}｛4\pi^2H} m_0\left(＼frac{r^2}｛2} ＋ H^2\right)＄三、实验仪器三线摆实验仪、游标卡尺、米尺、秒表、待测物体（圆环、圆柱等）。
四、实验步骤1、调节三线摆装置调节底座水平，使上、下圆盘处于水平状态。
调节三根摆线等长，且长度约为 50cm 左右。
三线摆测物体转动惯量实验报告
三线摆测物体转动惯量实验报告摘要：本实验通过使用三线摆装置，测量不同物体在转动过程中的角加速度，进而计算得出物体的转动惯量。
实验结果表明，不同形状和质量的物体具有不同的转动惯量，验证了转动惯量与物体形状和质量分布有关的结论。
引言：转动惯量是描述物体转动惯性的物理量，对于研究旋转运动以及理解物体在转动过程中的稳定性具有重要意义。
本实验使用三线摆装置，通过测量物体的加速度与力矩的关系，来研究物体转动惯量与其形状和质量分布的相关性。
实验装置与原理：1. 实验装置：三线摆装置、电子计时器、物体（包括圆环、圆盘等不同形状和质量的物体）2. 实验原理：三线摆实验是利用释放物体后，通过测量物体的加速度来推导出转动惯量。
根据牛顿第二定律和转动定律，可得到如下关系式：I = (m * g * l) / (α - β)其中，I为物体的转动惯量，m为物体的质量，g为重力加速度，l 为线长，α为测量得到的角加速度，β为摆放线本身的角加速度。
实验步骤与数据处理：1. 搭建三线摆装置，并调整每根线的长度一致，保持摆放线与竖直方向的夹角为20°。
2. 选择不同形状和质量的物体进行实验。
首先测量物体的质量m，并计算出物体的质心到摆放线的垂直距离l。
3. 将物体固定在摆放线上，释放摆线并使物体进行自由旋转。
4. 同时用电子计时器测量摆放线上一定长度内的自由旋转时间t，并记录下物体自由旋转的圈数n。
5. 重复以上实验步骤3-4多次，取得多组测量数据并计算平均旋转时间t和平均圈数n。
6. 通过角度关系计算得到物体的角加速度α=(2πn)/t。
7. 根据实验原理中的公式，计算得到物体的转动惯量I。
实验结果与分析：将实验得到的数据整理如下：物体形状质量(m) 距离(l) 旋转时间(t) 圈数(n) 角加速度(α) 转动惯量(I)圆环 0.2kg 0.3m 1.64s 5 3.82 rad/s^2 0.16 kg·m^2圆盘 0.3kg 0.4m 2.02s 6 5.95 rad/s^2 0.18 kg·m^2...通过实验结果可以观察到不同形状和质量的物体具有不同的转动惯量。
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×100%
=
2.2%
（5） 圆环的转动惯量：
总转动惯量：
I1
=
(M
0 + M1 )gRr
4π 2 H
⋅ T12
=
(479.0
+
201.3) ×10−3 × 9.794 × 7.286 ×10−2 4 × 3.142 × 48.08×10−2
× 3.906 ×10−2
×1..43052 = 2.046 ×10−3 Kg.m2 18.96
2． 比较两种方法求 I0 的优劣？
3． 总结霍尔开关在实验中应用注意事项。
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
【参考数据记录】
1． 转动惯量的测量 （1） 表 1 10 个周期地测定
测量项目
预设次数 10 个 1 周期 2 的总 3 时间 t 4 （s） 5 平均时间(s) 平均周期(s)
心轴共同的总转动惯量为：
I1
=
(M 0 + M1 )gRr
4π 2 H
• T12
其中各量与 1 中相对应。
（3—2）
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
将式 3—2 变形可得质量为 M1 物体对中心轴的转动惯量 I M1 ：
IM1 = I1 − I0
(3—3)
3． 质量为 M 2 的物体绕过质心轴线的转动惯量为 I ，转轴平行移动距离 d
用作图法处理 数据。
【仪器调节】 1． 三线摆调节：
（1） 调节上盘水平：把水平仪放在上圆盘上，调节启动盘锁紧旋钮。 （2） 调节下盘水平：把水平仪放在下圆盘上，调节上圆盘的三个摆
线调节旋钮。 2． 调节霍尔开关探头和计时仪
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
（1） 调节霍尔开关探头的位置，使其恰好在悬盘下面粘着的小磁钢 的下方 10mm 左右，此时计时仪的低电平指示发光管处于刚好 能亮。起动盘启动后须复位到起始位置。
（2） 表 2 上下圆盘几何参数及其间距离（ cm ）
测量项目 D1
次 1 14.808 数 2 14.816
3 14.810 平均值 14.811
H
48.11 48.07 48.06 48.08
a
12.894 12.508 12.456 12.619
b
R= 3a r= 3b
3
3
6.720
6.706 6.868
10.402
平均值 11.382 12.101 2.552
【参考数据处理】 1. 转动惯量的数据处理 （1） 各量的平均值：见各表中。 （2） 计算 R、r 的值：见表 2。 （3） 计算 d 的值：见表 3。 （4） 悬盘空载时的转动惯量： 实验值：
I0
=
M 0 gRr 4π 2 H
⋅ T02
=
479.0 ×10−3
3－4
2
则两个质量为 M 2 的圆柱体对中心轴的总转动惯量为：
IM2
=
1 2
(I 2
−
I0 )
3－5
3 1．悬盘 2. 同心圆刻槽线 3. 圆柱体
图 3－1
4．由平行轴定理，可从理论上求得：
I
M
′
2
=
1 2
M 2r柱2＋M 2d 2
3－6
5． 改变上下圆盘之间的距离 H（5 次），测量下悬盘摆动的周期 T0（5 次），
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
三线摆测物体转动惯量
免费就好~#^_^
【实验目的】 1． 学会使用三线摆（IM—1 新型转动惯量测定仪） 2． 了解掌握霍尔开关的原理 3． 掌握转动惯量的多种测量方法 4． 设计数据处理方法
【实验仪器】 IM—1 新型转动惯量测定仪、霍尔开关传感器、多功能毫秒计、游标卡尺、 米尺。 【仪器外形】
圆环转动惯量：
I M1 = I 1 − I 0 = 2.046 ×10−3 − 1.343 ×10−3 = 0.703×10−3 Kg.m2
理论值：
M D D I 'M1 = 1
8
(
1
2 内
+
外2 )
=
1 8
×
201.3 × 10 −3
×
((11.382 ×10−2
)2
+
(12.101×10−2 )2
)
= 0.6944 ×10−3 Kg.m2
绝对误差：
ΔI M1 = I M1 − I M′ 1 = 0.703 ×10−3 − 0.6944 ×10−3 = 0.009 ×10−3 Kg.m2
结果表示：
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
I M1 = I M1 +ΔI M1 = (0.703+0.009) ×10−3 Kg.m2
（2）将两个相同的圆柱体按照下悬盘上的刻线对称地放在悬盘上，相距
一定地距离 2d = D槽－D柱
（3）测量摆动周期 T2 。 （4）测量圆柱体地直径 D柱 和悬盘上圆柱体所处地刻线直径 D槽 。
【实验数据记录】
1． 表 1 个周期地测定
测量项目
悬盘质量 M 0 =
圆环质量 M1 =
预设次数
20
20
总时 1
相对误差：
Er
=
ΔI M1 I M1
×100%
=
0.009 ×10−3 0.703 ×10−3
×100%
= 1.3%
(6) 平行轴定理的验证
（2） 调节计时仪的次数位置（预设次数小于 65 次），然后按 RESET 键复位，一旦计时仪开始计时，次数预置改变无效。须按 RESET 键复位后才有效。
【仪器结构】
1、起动盘锁紧螺母 2、摆线调节锁紧螺栓 3、摆线调节旋扭 4、启动盘 5、摆线 6、悬盘 7、霍尔开关传感器 8、底板调节螺钉 9、底板 10、计时毫秒仪 11、磁钢 【实验步骤】 1.读出悬盘质量 M 0 ,测出圆环和圆柱质量 M1 、 M 2 ,填入表中。 2.调节 8，使 9 水平 3.松开 2，调节 3，改变 5 的长度，使 6 水平。 4.安装 7，使之在 11 正下方 5～10mm 处，并连接 10。 5.计时毫秒仪预置次数的设定：根据霍尔开关一个周期输出两次 低电平，若测 10 个周期的时间，计时毫秒仪预置次数应设置为 20。（注意： 一旦计时仪开始计时，次数预置改变无效。须按 RESET 键复位后才有效。） 6.使 6 静止，打开电源，松开 1，向左向右小于 5 度对称转动 4。 7.观察 11 是否对称 7 扭摆，是就按 10 的 RESET（复位）键。 8.当 10 计时停止，记录数据，填入表 1 中，再按 10 的 RESET（复 位）键，再记录数据。若摆角减小到霍尔开关不能一个周期两次 输出低电平时，重新摆动悬盘。直至记录需要的数据。 9.把圆环放在悬盘上，其质心落在悬盘的
4． 写出结果表达式 I1 = I1 +ΔI1 ，用科学计数法表示，要求尾数对齐。
5． 把公式 I0
=
M 0 gRr 4π 2 H
• T12 变形为 H
=
M 0 gRr 4π 2 I0
• T02
=
λ
• T02 ，根据表 4
的数据，作出
H − T02 图，求出斜率 λ ，并求出转动惯量 I0 。
【思考练习】 1． 实验中误差来源有哪些？如何克服？
用 公 式 R = 3 a 和 r = 3 b ， 其 中 a = a1 + a2 + a3 ，
3
3
3
b
=
b1
+ b2
+b 3
。
3
（2）用米尺测量上下圆盘间的距离 H 。
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
（3）记录圆盘测定质量 M 0 。
（4）测量下圆盘摆动的周期 T0 ：轻轻旋转上圆盘，使下圆盘悬盘作扭转
2． 写出结果表达式 I0 = I0 +ΔI0 ，用科学计数法表示，要求尾数对齐。
3． 计 算 圆 环 的 转 动 惯 量 I M1 的 绝 对 误 差 ΔI M1 ， 公 式 为
⎜⎜⎝⎛
ΔI M1 IM1
⎟⎟⎠⎞2
=
⎜⎜⎝⎛
ΔI1 ΔI1
⎟⎟⎠⎞2
+
⎜⎜⎝⎛
ΔI 0 I0
⎟⎟⎠⎞2 ,
ΔI1 和 ΔI0 由各自地误差传递公式计算。
【预习要求】 1． 理解该实验的实验原理 2． 掌握 IM—1 新型转动惯量测定仪的使用及基本操作方法 3． 掌握霍尔开关的原理及应用范围 4． 测量数据的设定及数据处理方法
【实验原理】
依照机械能守恒定律，如果扭角足够小，悬盘的运动可以看成简谐运
动，结合有关几何关系得如下公式：
1． 悬盘空载时绕中心轴作扭摆时得转动惯量为：
I0
=
M 0 gRr 4π 2 H
• T02
（3—1）
其中 M 0 是圆盘质量； g 是重力加速度（ g = 9.80m • s2 ）； r 、 R 分别指
上下圆盘中心的到各悬线点的距离； H 是上下圆盘之间的距离； T0 是圆盘
转动周期。
2． 悬盘上放质量为 M1 物体，其质心落在中心轴，悬盘和 M1 物体对于中
绝对误差：
桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案
ΔI
=
I0
−
I
′
0
= 1.343 ×10−3 −1.313 ×10−3
= 0.03 ×10−3 Kg.m−2
结果表示：
I 0 = I 0 +ΔI = (1.34+0.03) ×10−3 Kg.m−2
相对误差：
Er
=