大学物理实验报告-刚体转动定律

合集下载

大学物理实验报告-刚体转动定律

40
45
50
55表5-ຫໍສະໝຸດ 0=_____________，r=__________________________(载荷）
m/g
t/s
t
1/
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
思考题
1．实验中产生误差的主要因素有哪些？
答：
2．本实验中拉线的张力T应是T=m(g—a)，在本实验中忽略了砝码的加速度a，这将会使转动惯量的测量结果偏大，还是偏小？为什么？
在外力矩和摩擦力矩的共同作用下，由转动定律得知： — =
式中：是转动体系的转动惯量，是角加速度，是下落砝码的质量，是绕线轮的半径。由式看出：测定转动惯量的关键是角加速度，这可由下述方法确定：
1．单角度设置法（ =0）求出刚体的转动惯量和摩擦力矩
在恒力矩作用下，转动体系将作均匀变速转动，故有下列公式：
2取出时间方法
按“*”或“#”键，每按一次跳出一个时间，它的次序分别是1，2，…，64或64，64，…，1个脉冲所测的时间。若需取出其中某个脉冲的时间，按如下操作：例如按下数码01，表示第一脉冲输入，此时为计时开始，得到的显示为000.000；按下数码06，表示时间是从计时开始时间，即第一个脉冲输入的时间到第6个脉冲输入的时间间隔，得到的显示为***.***，依此类推，可以把需要的所有时间取出，并可以反复取出。
实验数据记录
1．基本数据记录
铝质圆盘：直径D=
质量m=
砝码质量：m=（5.00±0.05）g/个
钢柱质量：均刻在所用钢柱上
2．单角度设置法（ =0）数据记录
表5-9
=_____________，r=__________________________(空载）

物理刚体转动实验报告

物理刚体转动实验报告
物理实验报告：刚体转动
实验目的：
本实验旨在通过观察刚体在转动过程中的运动规律，探究刚体的转动惯量和转
动定律，并验证转动定律的适用性。

实验器材：
1. 旋转台
2. 刚体
3. 质量盘
4. 弹簧测力计
5. 计时器
实验原理：
刚体的转动惯量是描述刚体对转动的惯性大小的物理量，它与刚体的质量分布
和转动轴的位置有关。

转动定律则描述了刚体在受到外力矩作用下的转动运动
规律，即角加速度与外力矩成正比，与转动惯量成反比。

实验步骤：
1. 在旋转台上安装刚体，并将质量盘固定在刚体上。

2. 用弹簧测力计测量施加在刚体上的外力矩。

3. 通过改变外力矩的大小和方向，观察刚体的转动运动规律，并记录相关数据。

4. 根据实验数据计算刚体的转动惯量，并验证转动定律。

实验结果：
通过实验观察和数据处理，我们得出了刚体转动的运动规律和转动惯量的计算
结果。

实验结果表明，转动定律在描述刚体转动运动规律方面具有很好的适用性，而转动惯量与刚体的质量分布和转动轴的位置确实存在一定的关系。

实验结论：
通过本次实验，我们深入了解了刚体转动的运动规律和转动惯量的计算方法，验证了转动定律的适用性。

这对于我们理解刚体转动运动的规律和应用转动定律解决实际问题具有重要的意义。

总结：
刚体转动实验为我们提供了一个直观的观察刚体转动运动规律的机会，通过实验数据的分析和处理，我们不仅加深了对转动定律的理解，还掌握了刚体转动惯量的计算方法。

这将有助于我们更好地理解和应用刚体转动的相关知识，为今后的学习和研究奠定了坚实的基础。

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。

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=at2/2。

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= Iβ。

绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：m(g - a)r - M f = 2hI/rt2 (2)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<<g，所以可得到近似表达式：mgr = 2hI/ rt2 (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：A．作m – 1/t2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：M = K1/ t2 (4)式中K1 = 2hI/ gr2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/t2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。

从m – 1/t2图中测得斜率K1，并用已知的h、r、g值，由K1 = 2hI/ gr2求得刚体的I。

转动定律实验报告

转动定律实验报告篇一：刚体转动惯量的测定_实验报告实验三刚体转动惯量的测定转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。

它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。

形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。

下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。

实验目的：1、理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法；2、熟悉电子毫秒计的使用。

实验仪器：刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。

仪器描述：刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含小滑轮）组成。

遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每π弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。

塔轮上有五个不同半径（r）的绕线轮。

砝码钩上可以放置不同数量的砝码，以获得不同的外力矩。

实验原理：空实验台（仅有承物台）对于中垂轴OO’的转动惯量用Jo表示，加上试样（被测物体）后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J1 ：J1 = J –Jo(1) 由刚体的转动定律可知：T r – Mr = J?(2) 其中Mr为摩擦力矩。

而 T = m(g -r?) (3) 其中 m ——砝码质量 g ——重力加速度 ? ——角加速度 T ——张力1．测量承物台的转动惯量Jo未加试件，未加外力（m=0 , T=0）令其转动后，在Mr的作用下，体系将作匀减速转动，?=?1，有 -Mr1 = Jo?1 (4) 加外力后，令? =?2m(g –r?2)r –Mr1 = Jo?2(5) （4）（5）式联立得Jo=?2mgr?mr2 (6)?2??1?2??1测出?1 , ?2，由（6）式即可得Jo 。

2．测量承物台放上试样后的总转动惯量J，原理与1.相似。

加试样后，有 -Mr2=J?3 (7)m(g –r?4)r –Mr2= J?4(8)∴ J =?4mgr?mr2 (9)?4??3?4??3注意：?1 , ?3值实为负，因此（6）、（9）式中的分母实为相加。

大学物理实验报告-刚体转动定律

大学物理实验报告-刚体转动定律
实验目的：探究刚体转动的基本定律。

实验仪器：转动台、刚体转轴、刚体、刻度盘、秤、细线、阻尼器。

实验原理：刚体转动的基本定律包括：1）转动定律：刚体受
外力矩的作用产生角加速度，且角加速度与作用力矩成正比，与物体的转动惯量成反比；2）动量定理：刚体的角动量在无
外力矩作用下保持守恒。

实验步骤：
1. 将转动台放在水平桌面上，并调整水平度。

2. 将刚体转轴安装在转动台上，保证转轴能够自由转动。

3. 在转轴上放置刚体，并固定好。

4. 将刻度盘压在转轴上，确保盘面与刚体转动面平行，并零位对准。

5. 在刚体上绑上细线，另一端挂上适量的重物。

6. 调整阻尼器，使刚体转动不受外界干扰。

7. 按下计时器，同时放开刚体。

8. 记录刚体的转动时间，并测量刚体转过的角度。

9. 重复实验多次，取平均值。

实验数据处理：
1. 根据实验数据计算刚体的转动惯量，转动惯量的计算公式为：
I = m * g * R * T^2 / (2 * π^2 * θ)，其中m为挂在细线末端的
重物质量，g为重力加速度，R为细线长度，T为转动时间，θ
为刚体转过的角度。

2. 将实验得到的转动惯量与刚体的几何结构进行比较，检验是
否符合刚体转动定律。

3. 计算实验误差，评估实验结果的可靠性。

实验注意事项：
1. 安全操作，避免伤害自己和他人。

2. 实验时要保持转动台的稳定，阻尼器的正确调整。

3. 实验时要注意量具的准确读数和记录。

4. 实验结束后，保持实验环境整洁，归还实验器材。

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)

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。

因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量i。

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。

物理刚体转动实验报告

物理刚体转动实验报告物理刚体转动实验报告引言物理实验是学习物理知识的重要环节之一。

在本次实验中，我们将研究物理刚体的转动性质。

通过实验，我们可以更好地理解刚体转动的基本原理和相关概念，加深对物理学的认识。

实验目的本次实验的主要目的是研究物理刚体的转动惯量和转动定律。

具体来说，我们将通过测量刚体的转动半径和旋转时间，计算刚体的转动惯量，并验证转动定律的正确性。

实验原理刚体转动的基本原理是转动惯量和转动定律。

转动惯量是刚体对转动的惯性，表示刚体旋转时所具有的惯性量。

转动定律则描述了刚体转动的力学规律。

根据转动定律，刚体的转动惯量与刚体质量、形状以及旋转轴的位置有关。

实验装置本次实验所用的装置主要包括一个刚体转动装置、一个测量刻度尺、一个计时器以及一些辅助工具。

刚体转动装置由一个固定轴和一个可旋转的刚体组成，可以通过调整固定轴的位置来改变刚体的转动半径。

实验步骤1. 首先，将刚体转动装置固定在实验台上，并将刚体放在装置的转动轴上。

2. 调整固定轴的位置，使刚体的转动半径为一定值。

可以通过测量刻度尺上的刻度来确定转动半径。

3. 启动计时器，并记录刚体旋转一定角度所用的时间。

4. 重复步骤2和步骤3，分别改变转动半径，记录不同条件下的旋转时间。

5. 根据实验数据，计算刚体的转动惯量，并进行数据分析和讨论。

实验结果与分析通过实验测量得到的数据，我们可以计算出刚体的转动惯量。

根据转动定律，我们可以验证实验结果的正确性。

在实验中，我们可以发现，当转动半径增大时，刚体的转动惯量也随之增大。

这与转动定律的预测是一致的。

此外，我们还可以通过实验数据来分析刚体的转动性质。

例如，我们可以研究刚体的转动惯量与质量、形状以及旋转轴的位置之间的关系。

通过比较不同刚体的转动惯量，我们可以得出一些有关刚体性质的结论。

实验结论通过本次实验，我们深入了解了物理刚体的转动性质。

通过实验数据的分析，我们验证了转动定律的正确性，并得出了一些关于刚体转动的结论。

刚体转动实验实验报告

刚体转动实验实验报告一、实验目的1、学习使用刚体转动实验仪测量刚体的转动惯量。

2、验证刚体转动定律和转动惯量的平行轴定理。

3、掌握数据处理和误差分析的方法。

二、实验原理1、刚体的转动惯量刚体绕固定轴转动时的转动惯量 I 等于刚体中各质点的质量 mi 与它们各自到转轴距离 ri 的平方的乘积之和，即：I ＝Σ mi ri²2、刚体转动定律刚体绕定轴转动时，刚体所受的合外力矩 M 等于刚体的转动惯量 I 与角加速度β的乘积，即：M ＝Iβ3、转动惯量的平行轴定理若刚体对通过质心 C 的轴的转动惯量为 Ic，对与该轴平行且相距为d 的另一轴的转动惯量为 Ip，则有：Ip ＝ Ic ＋ md²三、实验仪器刚体转动实验仪、秒表、砝码、游标卡尺、米尺等。

四、实验步骤1、调节刚体转动实验仪将实验仪调至水平状态，通过调节底座的螺丝，使实验仪上的气泡位于水准仪的中心。

调整塔轮和定滑轮之间的细线，使其处于紧绷状态，且与转轴垂直。

2、测量塔轮半径 R 和绕线轴半径 r使用游标卡尺分别测量塔轮的外半径 R1、内半径 R2，取平均值得到塔轮半径 R。

同样用游标卡尺测量绕线轴的半径 r。

3、测量刚体的质量 M 和形状尺寸用天平称出刚体的质量 M。

用米尺测量刚体的几何尺寸，如圆盘的直径、圆柱的长度和直径等。

4、测量空载时刚体的转动惯量在刚体上不添加砝码，轻轻转动刚体，使其在摩擦力矩的作用下做匀减速转动。

用秒表记录刚体转过一定角度θ所需的时间 t1。

5、测量加载砝码时刚体的转动惯量在绕线轴上逐渐添加砝码，使刚体在重力矩的作用下做匀加速转动。

用秒表记录刚体转过相同角度θ所需的时间 t2。

6、验证转动惯量的平行轴定理将两个相同的圆柱体对称地放置在刚体上，使其质心与转轴的距离分别为 d1 和 d2。

测量刚体在这种情况下转过相同角度θ所需的时间 t3。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜实验次数｜塔轮半径 R （cm) ｜绕线轴半径 r （cm) ｜刚体质量 M （kg) ｜空载时间 t1 （s) ｜加载时间 t2 （s) ｜平行轴时间 t3 （s) ｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜｜ 2 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜｜ 3 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜2、数据处理（1）计算塔轮半径 R 和绕线轴半径 r 的平均值：R ＝（R1 ＋ R2) ／ 2r ＝（r1 ＋ r2) ／ 2（2）计算空载时刚体的角加速度β1：β1 ＝θ ／ t1²（3）计算加载砝码时刚体的角加速度β2：β2 ＝θ ／ t2²（4）计算空载时刚体的转动惯量 I1：I1 ＝（M （R r)²) ／（β1 g)（5）计算加载砝码时刚体的转动惯量 I2：I2 ＝（M （R r)²＋ mgr) ／（β2 g)（6）计算平行轴定理验证时刚体的转动惯量 I3：I3 ＝（M （R r)²＋ 2m(d1²＋ d2²)）／（β3 g)3、误差分析（1）测量仪器的误差：游标卡尺和秒表的精度有限，可能导致测量结果存在一定的误差。

大学物理实验报告测量刚体的转动惯量

2．应用转动定律求转动惯量如图所示，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=at2/2。

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= Iβ。

因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量I。

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/t2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。

从m – 1/t2图中测得斜率K1，并用已知的h、r、g值，由K1 = 2hI/ gr2求得刚体的I。

刚体转动的研究实验报告

刚体转动的研究实验报告刚体转动的研究实验报告引言：转动是物体运动的一种重要形式，而刚体转动作为其中的一种特殊情况，具有广泛的应用和研究价值。

本实验旨在通过对刚体转动的研究，探索其运动规律，并通过实验数据验证相关理论。

实验目的：1. 研究刚体转动的基本规律；2. 通过实验验证刚体转动的动力学方程；3. 探索刚体转动的应用领域。

实验器材：1. 转动装置：包括转轴、转轴支架、转轴固定装置等；2. 刚体样品：选择形状规则、质量均匀分布的物体；3. 力矩传感器：用于测量外力对刚体的作用力矩；4. 计时器：用于测量刚体转动的时间；5. 数据采集系统：用于记录实验数据。

实验步骤：1. 搭建转动装置：将转轴安装在转轴支架上，并确保转轴能够自由旋转；2. 准备刚体样品：选择一个形状规则、质量均匀分布的物体，并将其固定在转轴上；3. 施加外力：通过力矩传感器施加外力，并记录外力的大小和作用时间；4. 记录数据：使用数据采集系统记录刚体转动的角度、角速度和角加速度；5. 多次实验：重复以上步骤，进行多次实验，以获得更加准确的数据；6. 数据处理：分析实验数据，绘制图表，验证刚体转动的动力学方程；7. 结果分析：对实验结果进行分析和讨论，探索刚体转动的应用领域。

实验结果：通过实验数据的处理和分析，我们得到了刚体转动的角度、角速度和角加速度随时间的变化关系。

根据实验数据，我们可以绘制出刚体转动的角度-时间、角速度-时间和角加速度-时间曲线图。

通过对这些曲线的分析，我们可以得到刚体转动的运动规律，并验证刚体转动的动力学方程。

讨论与分析：在实验中，我们发现刚体转动的角度随时间的变化呈线性增加的趋势，即刚体的转动角度与时间成正比。

而角速度和角加速度的变化则与施加的外力有关。

当外力作用时间较短时，刚体的角速度和角加速度较大；当外力作用时间较长时，刚体的角速度和角加速度较小。

这与刚体转动的动力学方程相吻合。

应用领域：刚体转动作为一种重要的物理现象，在工程和科学研究中有着广泛的应用。

刚体转动实验报告

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=at2/2
又因为
a=r3
所以
在实验过程位置不变，改变m，测出相应的下落时间t，并保持
不变，则有：刚体转动实验装置，停表(0.01s),砝码(5.00g),电子游标卡尺(125mm),钢卷尺(2m，1mm)。
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=at2/2
又因为
a=r3
所以
2h1
m（g-a）r- M
在实验过程中保持-'二,则有
2111
若忙-匚歹,略去•，则有：
2h1
mgr必工
rt;
不能忽略，保持r, h以及…：的位置不变，改变m,测出相应的下落时间t,并保持
'不变，则有：
刚体转动实验装置，停表(0.01s),砝码(5.00g),电子游标卡尺(125mm),钢卷尺(2m，1mm)。
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=at2/2
又因为
a=r3
所以
在实验过程中保持，则有
若，略去，则有：
的位置不变，改变m，测出相应的下落时间t，并保持
不变，则有：刚体转动实验装置，停表(0.01s),砝码(5.00g),电子游标卡尺(125mm),钢卷尺(2m，1mm)。
实验原理
根据刚体转动定律，当刚体绕固定轴转动时，有
M= I3
其中M为刚体所受合力距，I为物体对该轴的转动惯量，3为角加速度.刚体所受外力
距为绳子给予的力矩Tr和摩擦力矩Mu,其中T为绳子张力，与00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.

刚体转动惯量实验报告(共9篇)

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。

因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量i。

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。

刚体转动实验报告

刚体转动实验报告实验名称：刚体转动实验实验目的：1.研究刚体绕固定轴线的转动运动规律；2.探究刚体转动惯量的求取方法；3.确定刚体转动惯量与刚体质量、形状以及转动轴位置的关系。

实验原理：1.转动惯量的定义：刚体绕其中一轴线转动时所具有的惯性量。

2.转动惯量的理论求取公式：对于形状对称的刚体，如果其质量分布也是轴对称的，则其转动惯量可由以下公式求得：I = Σmr²其中，I为转动惯量，m为刚体质量，r为质点距离轴线的距离。

3.转动惯量的实验求取方法：通过测量刚体在不同转动轴位置下的转动周期，从而求取转动惯量。

实验仪器：1.弹性系数可调的旋转体；2.转动惯量测量仪；3.计时器；4.游标卡尺及其他测量工具。

实验步骤：1.将待测刚体固定在旋转体上，并将转动轴与刚体轴线重合。

2.调节旋转体的弹性系数，使刚体在旋转体上能够进行转动。

3.在刚体的转动轴上选择一个参考点，并在该参考点上放置一个游标卡尺，用以测量刚体的转动角度。

4.将旋转体以适当的方式启动，并使用计时器测量刚体绕转动轴转动一周所需的时间。

5.将刚体的质量、形状以及转动轴位置分别记录下来，并重新测量转动周期。

6.根据实验数据，计算出刚体在不同转动轴位置下的转动惯量，并绘制转动轴位置与转动惯量之间的关系曲线。

实验数据记录与处理：1. 测量刚体的质量为m = 0.2 kg。

2.通过测量转动周期T和转动轴位置r，计算得到刚体的转动惯量I。

转动轴位置r (m) ，转动周期T (s) ，转动惯量I (kg·m²----------------，--------------，----------------0.05，2.0，0.000.10，3.0，0.000.15，4.0，0.010.20，5.0，0.020.25，6.0，0.03数据处理：1.计算角速度ω和角加速度α：ω=2π/Tα=ω/T2.根据转动轴位置和转动周期计算转动惯量：I=m*r²/α3.绘制转动轴位置与转动惯量之间的关系曲线。

刚体转动的研究实验报告

刚体转动的研究实验报告实验报告题目：刚体转动的研究实验报告摘要：本实验通过将不同形状、不同质量的物体固定在一个旋转轴上，观察它们的转动情况，并测量相关数据，验证了刚体转动定律和转动惯量公式的正确性。

实验结果表明，刚体的转动惯量与其形状和质量有关，转动惯量的大小决定了物体的转动稳定性。

本实验对于了解刚体转动方面的物理知识和应用具有重要意义。

关键词：刚体转动；定律公式；转动惯量；实验引言：刚体转动是物理学中的一项重要研究领域。

了解和掌握刚体转动的基本定律和公式，可以为我们更好地理解物体的运动状态和稳定性提供理论支持，也对于工程领域中各种机械设备的设计、制造和维护具有实际意义。

本实验旨在通过对不同形状、不同质量的刚体进行转动实验，并测量相关数据，验证刚体转动定律和转动惯量公式的正确性，探究刚体转动规律和应用。

实验内容和方法：本实验采用转动惯量实验装置，将不同形状、不同质量的物体（如球体、圆柱体、圆环等）依次固定在转动轴上，用定滑轮拉力计和计时器分别测量物体的转动角加速度和周期，再根据实验公式和测量数据，计算出物体的转动惯量。

实验结果：（1）球体通过实验测量得到，球体的转动惯量$I$为0.005 kg$m^2$，周期$T$为0.96 s，转动角加速度$\alpha$为1.54 rad/s2。

（2）圆柱体通过实验测量得到，圆柱体的转动惯量$I$为0.027 kg$m^2$，周期$T$为1.22 s，转动角加速度$\alpha$为1.03 rad/s2。

（3）圆环通过实验测量得到，圆环的转动惯量$I$为0.024 kg$m^2$，周期$T$为1.18 s，转动角加速度$\alpha$为1.06 rad/s2。

实验讨论：从实验结果可以发现，不同形状、不同质量的物体固定在同一旋转轴上的转动情况并不完全相同，转动惯量、周期和转动角加速度等参数存在明显的差异。

对于球体、圆柱体、圆环等不同形状的同一质量物体来说，转动惯量的大小是不同的，而转动角加速度与转动惯量呈反比例关系。

刚体转动实验实验报告

刚体转动实验实验报告刚体转动实验实验报告引言：刚体转动实验是物理学中常见的实验之一，通过实验可以研究刚体的转动规律以及相关的物理量。

本实验旨在通过测量刚体转动的角加速度和转动惯量，验证刚体转动的运动方程，并探究转动惯量与刚体的几何形状和质量分布之间的关系。

实验装置和方法：实验中使用了一个旋转台和一个刚体转动装置。

首先，将刚体装置固定在旋转台上，并使其能够自由转动。

然后，通过加力臂施加一个水平方向的力矩，使刚体开始转动。

在转动过程中，使用一个计时器和一个角度测量仪测量刚体的转动时间和转动角度。

实验步骤：1. 将刚体装置固定在旋转台上，并调整好刚体的初始位置。

2. 通过加力臂施加一个水平方向的力矩，使刚体开始转动。

3. 同时启动计时器和角度测量仪，记录下刚体转动的时间和角度。

4. 根据记录的数据，计算刚体的角加速度和转动惯量。

实验结果和讨论：根据实验数据计算得到的角加速度和转动惯量可以用来验证刚体转动的运动方程和转动惯量的计算公式。

在实验中，我们可以通过改变刚体的几何形状和质量分布来观察转动惯量的变化。

例如，可以使用不同形状的刚体，如圆盘、长条等，并测量它们的转动惯量。

实验结果显示，转动惯量与刚体的质量和几何形状有关，具体的关系可以通过实验数据拟合得到。

此外，实验还可以通过改变施加在刚体上的力矩来观察转动的变化。

当施加的力矩增大时，刚体的角加速度也会增大，从而使刚体的转动速度变快。

这与刚体转动的运动方程中的关系式相吻合。

结论：通过刚体转动实验，我们验证了刚体转动的运动方程和转动惯量的计算公式，并探究了转动惯量与刚体的几何形状和质量分布之间的关系。

实验结果表明，转动惯量与刚体的质量和几何形状有关，而角加速度与施加在刚体上的力矩成正比。

这些结果对于理解刚体转动的规律和应用于实际问题具有重要意义。

总结：刚体转动实验是物理学中的基础实验之一，通过实验可以研究刚体转动的运动规律和转动惯量的计算方法。

实验结果验证了刚体转动的运动方程和转动惯量的计算公式，并探究了转动惯量与刚体的几何形状和质量分布之间的关系。

刚体转动惯量实验报告

一、实验目的1. 验证刚体转动定律，通过实验方法测量刚体的转动惯量。

2. 观察刚体的转动惯量与质量分布的关系。

3. 学习使用实验仪器和方法，进行物理量的测量和数据处理。

二、实验原理刚体转动惯量（J）是描述刚体绕某一固定轴转动时，其惯性大小的物理量。

根据转动定律，刚体绕固定轴转动时，其角加速度（α）与作用在刚体上的合外力矩（M）成正比，与刚体的转动惯量成反比，即：\[ M = I \cdot \alpha \]其中，I 为刚体的转动惯量。

对于规则形状的均质刚体，其转动惯量可以通过几何公式直接计算得出。

但对于不规则形状或非均质刚体，其转动惯量一般需要通过实验方法测定。

三、实验仪器1. 刚体转动惯量测量装置（包括：旋转轴、测量台、测速仪、计时器、砝码等）2. 刚体（如圆环、均质杆等）3. 质量测量仪4. 游标卡尺四、实验步骤1. 将刚体放置在测量台上，调整旋转轴使其垂直于刚体的旋转平面。

2. 使用质量测量仪测量刚体的质量（m）。

3. 使用游标卡尺测量刚体的几何尺寸（如半径、长度等）。

4. 将砝码挂在旋转轴上，调整砝码的质量和位置，使其对刚体产生合外力矩。

5. 使用测速仪测量刚体的角速度（ω）。

6. 使用计时器测量砝码下降的时间（t）。

7. 根据实验数据，计算刚体的转动惯量。

五、数据处理1. 计算刚体的角加速度（α）：\[ \alpha = \frac{2\pi \cdot \omega}{t} \]2. 计算刚体的转动惯量（I）：\[ I = \frac{m \cdot r^2}{2} \]其中，r 为刚体的几何尺寸。

六、实验结果与分析1. 通过实验测量，得到刚体的转动惯量（I）为：_______ kg·m²。

2. 分析实验结果，比较不同刚体的转动惯量，观察质量分布对转动惯量的影响。

3. 分析实验误差，探讨可能的原因。

七、实验总结1. 通过本次实验，成功验证了刚体转动定律，并测量了刚体的转动惯量。

刚体转动实验报告

刚体转动实验报告摘要本实验以旋转轴定理、角动量定理和守恒定理为依据，通过对实验所提供的刚体在转动过程中各物理量的测量，验证这几个重要物理定理，并探究它们在实验中的应用及限制。

实验结果表明：在转轴恒定条件下，刚体的旋转惯量与质量和几何形状有关；在转轴变化的情况下，角动量守恒定律仍然适用，但需要对转轴定位进行精确测量；而其中的转动能守恒定律则要求转动时无摩擦力的产生。

问题及目的1. 验证刚体旋转轴定理、角动量定理和角动量守恒定律；2. 探究这几个重要物理定理在实验中的应用及限制。

实验仪器1. 万能计时器；2. 两块小木块、圆盘；3. 轴承、铁丝架、滑轮；4. 直尺、游标卡尺、天平。

实验步骤及思路1. 在转动轴上悬挂一根直径小于轴的铁丝，用铁丝扣住刚体的一端，即可将刚体沿其自身对称轴转动起来。

通过测量刚体转动的周期和转角，可求出该刚体的旋转惯量；2. 向一个普通的方形木块固定一个相同体积的小木块，使它们共同沿X方向下落。

当它们碰撞时，它们间的运动能被转化为木块围绕自身重心的旋转动能，该旋转轴与观察者所在的Y轴垂直。

通过测量刚体旋转的周期、转角，可求出该刚体的角动量、角速度和角加速度；3. 将一个铝制的圆盘放置于磅秤盘上，然后将磁铁在圆盘两端间来回移动，使圆盘开始自转。

通过测量圆盘的动能沉积和自转周期，可求出圆盘的自转角速度和旋转惯量。

实验结果1. 以固定的轴为转轴，测量出了刚体在转动过程中的周期为T=1.80s，转角为 2*pi。

同样得出圆盘的质量为m=713g，旋转半径为 r=10.8cm，自转周期为3.22s，自转惯量为0.00775 kg-m^2。

2. 碰撞实验得出小木块与木方块的碰撞速度为3.25m/s，并测量了小块与大块之间的距离为8.7cm。

因此，通过角动量定理，可以得出刚体横向速度为相反方向的v'=0.254m/s，且刚体角速度与碰撞之前相同。

3. 由于角动量守恒定律只适用于没有外部摩擦力的情况下，因此在实验过程中，需要注意轴承、滑轮和铁丝架等部件的摩擦和滑动阻力，并进行相应的修正。

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)。

2．通用电脑毫秒计
使用方法
1时间输入方法
a．接通电源，面板中A、B显示88-888888
b．按“*”或“#”键，面板显示P-0164，此时表明输入一个脉冲记时1次，可连续输入64个脉冲
c．再按一次“*”或“#”键，面板显示88-888888，此时仪器处于等待计时状态。
d．依次输入脉冲，够64个脉冲后停止计时，并把各个脉冲时间储存在机内。
实验项目名称：刚体转动惯量
学院：医学院
专业：生物医学工程
指导教师：
报告人：学号：班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务处制
实验目的与要求：
a．掌握使用刚体转动惯量仪检验刚体的转动定律；
b．学会测定圆盘的转动惯量和摩擦力矩的方法；
c．学习一种处理实验数据的方法——作图法（曲线改直法）；
d．验证平行轴定理。
方法、步骤：
1．单角度设置法（ =0）
（1）调节实验装置。用水准仪器调节承物台水平，使转轴垂直于底座，尽量减少摩擦。选用合适的塔轮半径。调整塔轮和定滑轮之间的拉线呈水平状态，并保持定滑轮的滑槽与所选用的塔轮半径垂直。
（2）承物台空载。接通毫秒计电源，预置数N，毫秒计复零准备记录，将遮光细棒紧靠光电门，轻轻放手，使（ =0），使塔轮在砝码作用下，从静止开始转动，记下时间t，以后每次增加砝码5g，重复测时3次，从5g一直增加到55g，记入表5-9；
实验仪器：
1．刚体转动惯量仪
使用方法
取走一个遮光细棒（实验中只需一个遮光细棒进行挡光计时），将剩下的一个固定在承物台直径的某一端，并只需接通转动惯量仪的一个光电门，随着转动体系的转动，遮光细棒将通过光电门不断遮光，光电门将光信号转变成电信号，送到毫秒计的计时器的输入端，进行计时，到达预置的角度θ时，即停止计时。
可见：和呈线性关系，以为纵坐标，以为横坐标，作出 — 曲线（这种处理数据的方法称为曲线改直法），如果各点的连线是一条直线，就验证了转动定律，并可由直线的斜率和在纵坐标轴上的截距C分别求出转动惯量和摩擦力矩为：
，。为求出，必须在同一张坐标纸上，分别作出空载时的 — 直线和载荷时的 — 直线，由图上分别准备读出、和、，再分别算出、和、，则算出，并与的理论值进行比较，已知圆盘转动惯量的理论值为：。式中：为圆盘的质量，为圆盘的半径。
答：
3．在本实验中，如果塔轮和定滑轮之间的拉线不是水平状态，定滑轮与所选用的塔轮半径不垂直，这将会使转动惯量的测量结果偏大，还是偏小？为什么？
答：
4．若所求出的摩擦力矩为负值，试分析可能产生的原因，并作出合理的推断，若有兴趣请设计出实验方案加以验证。
深圳大学学生实验报告用纸
实验结论：
指导教师批阅意见：
实验数据记录
1．基本数据记录
铝质圆盘：直径D=
质量m=
砝码质量：m=（5.00±0.05）g/个
钢柱质量：均刻在所用钢柱上
2．单角度设置法（ =0）数据记录
表5-9
=_____________，r=__________________________(空载）
m/g
t/s
t
1/
5
10
15
20
25
30
35
（3）承物台载荷。在承物台放上圆盘，重复步骤（2），数据记入表5-10；
（4）在同一张坐标纸上，分别准确作出空载时的 — 直线和载荷时的 — 直线，从图上准备读出、和、（这是关键，对计算结果的误差影响很大）；
（5）由公式再分别算出、、、、；
（6）算出理论值，将理论值与实验值比较，算出和的相对误差，作实验讨论，进行误差分析。
2取出时间方法
按“*”或“#”键，每按一次跳出一个时间，它的次序分别是1，2，…，64或64，64，…，1个脉冲所测的时间。若需取出其中某个脉冲的时间，按如下操作：例如按下数码01，表示第一脉冲输入，此时为计时开始，得到的显示为000.000；按下数码06，表示时间是从计时开始时间，即第一个脉冲输入的时间到第6个脉冲输入的时间间隔，得到的显示为***.***，依此类推，可以把需要的所有时间取出，并可以反复取出。
按“9”键两次仪器就又处于准备计时状态，为下次计时作好准备，并清楚前次计时；按复位键，则回到始状态。
实验原理：
承物台和塔轮固结在一起，其对转轴的转动惯量用表示，若另有待测物体（圆盘或圆环），将其放在承物台上，其总的转动惯量用表示，则 = + ，若分别测出和，便可求出待测物体（圆盘或圆环）的转动惯量： = —
刚体转动惯量仪使用方法取走一个遮光细棒实验中只需一个遮光细棒进行挡光计时将剩下的一个固定在承物台直径的某一端并只需接通转动惯量仪的一个光电门随着转动体系的转动遮光细棒将通过光电门不断遮光光电门将光信号转变成电信号送到毫秒计的计时器的输入端进行计时到达预置的角度时即停止计时
深圳大学实验报告
课程名称：大学物理实验
成绩评定：
指导教师签字：
年月日
备注：
批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。
40
45
50
55
表5-10
=_____________，r=__________________________(载荷）
m/g
t/s
t
1/
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
思考题
1．实验中产生误差的主要因素有哪些？
答：
2．本实验中拉线的张力T应是T=m(g—a)，在本实验中忽略了砝码的加速度a，这将会使转动惯量的测量结果偏大，还是偏小？为什么？
在外力矩和摩擦力矩的共同作用下，由转动定律得知： — =
式中：是转动体系的转动惯量，是角加速度，是下落砝码的质量，是绕线轮的半径。由式看出：测定转动惯量的关键是角加速度，这可由下述方法确定：
1．单角度设置法（ =0）求出刚体的转动惯量和摩擦力矩
在恒力矩作用下，转动体系将作均匀变速转动，故有下列公式：
式中：θ是角位移，由毫秒计先预置好数N，再由式求出预置的角位移θ，同时毫秒计可测出转动不同的角位移θ所需的相应时间t。如果我们将随刚体一起转动的遮光细棒紧靠光电门，并从静止开始转动，即使初角速度 = 0，则可推出：
用毫秒计查出所需相对应的转动时间，从而求出。并可得：
从而得出：，式中：，。

大学物理实验报告-刚体转动定律

大学物理实验报告-刚体转动定律

物理刚体转动实验报告

刚体转动实验报告

大学物理实验报告 测量刚体的转动惯量

转动定律实验报告

大学物理实验报告-刚体转动定律

转动惯量测量实验报告(共7篇)

转动惯量测量实验报告(共7篇)

物理刚体转动实验报告

刚体转动实验实验报告

大学物理实验报告 测量刚体的转动惯量

刚体转动的研究实验报告

刚体转动实验报告

刚体转动惯量实验报告(共9篇)

刚体转动实验报告

刚体转动的研究实验报告

刚体转动实验 实验报告

最新刚体转动实验实验报告

刚体转动惯量实验报告

刚体转动实验报告

大学物理实验报告测量刚体的转动惯量

大学物理实验报告测量刚体的转动惯量

刚体转动实验实验报告