向心力和转动惯量系列实验

5.计算盘绕其直径转动惯量的实验值。
6.分别计算盘、环和盘绕其直径的转动惯量实验 值和理论值相对误差。
1．记录数据应在物体启动平稳后开始记录，未 到最低之前停止记录 。
2．做盘绕其直径转动实验时，盘一定要固定好，
避免旋转时发生意外。
ຫໍສະໝຸດ Baidu1.
分析误差的原因。
，所以 I
这里，
着的物体产生得力矩，是整个装置转动的基础。力矩
是角加速度，它等于 a / r
， 绳子上挂
表达式为
的张力。
rT 。
这里, r 是绳子所绕的圆柱的半径， T 是装置转动时绳子
对悬挂的物体应用牛顿第二定律 F mg T ma 由得绳子张力为 T m( g a)
6. 由斜率计算所要的实验数据F和m。
7. 计算相对误差。
1. 实验A中，每次测量都要先改变悬挂物与中央柱 支架之间的绳长，再移动侧臂柱支架，找到平衡 点，此时半径既是所需要的平衡半径，平衡时， 桔红色指示器保持位置不动，不能调节。
2.实验B中，每次测量都要先改变悬挂物与中央柱支 架之间的绳长，再填加或减少砝码，找到平衡点， 平衡时，应调节中央柱支架指示器与桔红色指示 器处于同一个位置。 3.实验C中，选择合适的半径和绳长，平衡后，后面 只需要改变悬挂物的重量，其它不变。 4. 加电压前，一定把移去悬挂在滑轮上砝码和挂架。
1. 实验A中，当半径提高时，周期是增加了还是 减小了？ 2．实验B中，转动物体的转动半径和质量恒定时， 周期的增长会不会引起向心力的改变？ 3．实验C中，当转动物体的质量增加时，向心力是 增加了还是减少了？ 4．分析每个实验的误差原因。
通过实验得到盘和环的转动惯量实验值，并 验证这些值相对于计算出的理论值的差别。
研究改变物体质量，改变物体作圆周运动旋 转的半径，以及改变物体在圆周轨道上旋转时的 向心力所带来的对作圆周运动物体的影响。
向心力实验附件(ME-8952)，转动平台(ME8951)，夹钳滑轮，砝码和砝码挂钩，细绳，直流 稳压电源，电子天平，转动驱动器(ME-8955)，光 门传感器（ME-9204B），A型底座及支架杆，计算 机500型接口，电脑。
因此知道物体的线加速度，就可得到力矩和角加速度，
计算出圆盘和圆环的转动惯量。。
1．计算理论上转动惯量 。
2．实验方法测量转动惯量。
1．计算盘绕其质心和直径的转动惯量的理论值。
2．计算环和盘的转动惯量的理论值。
3.计算盘和环在一起的转动惯量的实验值。
4.计算只有盘时转动惯量的实验值，得到环的
转动惯量的实验值。
设一长度为的 r 细绳，一端系一质量为 m 的物体， 另一端固定，让其在光滑水平面上绕固定点作圆周运动， 则作用在该物体上的绳的拉力即为向心力： 式中， v 是圆周运动的速度，ω是角速度( v rω)。 测量转动一周的时间(周期) T 。又 2π r v T 则向心力又可以表达为如下式子
4π 2 mr F T2
灵敏滑轮，砝码和挂钩，转动惯量附件，线 绳，圆盘和圆环，电子天平，灵敏滑轮光门，电 脑。
1 2 2 I M ( R R 理论上，环绕着它的质心的转动惯量为 1 2) 2 又理论上，盘绕着它的质心的转动惯量为 I 1 MR 2 2 1 I MR 2 盘绕其直径的转动惯量为 4
为了从实验上确定转动惯量，施加一个已知的力在物体 上，测量产生的角加速度。因为 I
mv 2 F mrω 2 r
实验A：改变半径，力和质量为常量。 实验B：改变力，半径和质量是常量。
实验C：改变悬挂物的质量，半径和力为恒定。
1.用科学工作室自带的表格读数功能，记录各实验 内容所要记录的周期。 2. 计算滑轮所悬挂的砝码及砝码架的重力。 3. 计算各实验所要求出的数据，填入相应的表格。 4. 在绘图纸上，标出数据对应点，绘出半径对应 周期平方的直线和力相对周期平方倒数的直线。 5. 在直线上任取两点，求出相应的直线斜率。