三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理精编版

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三线摆测刚体转动惯量实验报告(带数据)

三线摆测刚体转动惯量实验报告(带数据)

曲阜师范大学实验报告实验日期:2020.5.24 实验时间:8:30-12:00姓名:方小柒学号:**********年级:19级专业:化学类实验题目:三线摆测刚体转动惯量一、实验目的:1.学会用三线摆法测定物体转动惯量原理和方法。

2.学会时间、长度、质量等基本物理量的测量方法以及仪器的水平调节。

二、实验仪器:三线摆,待测物体(圆环和两个质量和形状相同圆柱),游标卡尺,米尺,电子秒表,水平仪三、实验原理:转动惯量是物体转动惯性的量度,物体对某轴的转动惯量越大,则绕该轴转动时,角速度就越难改变。

三线摆装置如图所示,上下两盘调成水平后,两盘圆心在同一垂直线O1O2上。

下盘可绕中心轴线O1O2扭转,其扭转周期T和下盘的质量分布有关,当改变下盘的质量分布时,其绕中心轴线O1O2的扭转周期将发生变化。

三线摆就是通过测量它的扭转周期去求任意质量已知物体的转动惯量的。

三摆线示意图当下盘转动角度θ很小,且略去空气阻力时,悬线伸长不计,扭摆的运动可近似看作简谐运动。

根据能量守恒定律和刚体转动定律均可以得出物体绕中心轴OO′的转动惯量:下盘:J=下盘+圆环:J1=圆环:J= J1- J0=(条件:θ≤5°,空气阻力不计,悬线伸长不计,圆环与下盘中心重合)因此,通过长度、质量和时间的测量,便可求出刚体绕某轴的转动惯量。

四、实验内容:1.了解三线摆原理以及有关三线摆实验器材的知识。

2.用三线摆测量圆环的转动惯量,并验证平行轴定理(1)测定仪器常数H、R、r恰当选择测量仪器和用具,减小测量不确定度。

自拟实验步骤,确保三线摆上、下圆盘的水平,是仪器达到最佳测量状态。

(2)测量下圆盘的转动惯量线摆上方的小圆盘,使其绕自身转动一个角度,借助线的张力使下圆盘作扭摆运动,而避免产生左右晃动。

自己拟定测量下圆盘转动惯量的方法。

(3)测量圆环的转动惯量盘上放上待测圆环,注意使圆环的质心恰好在转动轴上,测量圆环的质量和内、外直径。

三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理

三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理

三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理实验过程分析:1.实验原理:三线摆是一种常用的测量物体转动惯量的实验装置。

该装置采用三条细线将物体吊挂起来,并使其能够绕一个固定轴旋转。

当外力作用于物体时,物体会绕固定轴产生转动,利用转动角加速度、转轴位置和挂线长度等参数,可以计算出物体的转动惯量。

2.实验步骤:2.1准备实验装置:首先,将三线摆装置固定在实验台上,确保装置能够稳定运行。

然后,选择适量的物体,将它用细线固定在摆线的末端,并调整物体的位置,使其能够在转动过程中不与其他物体发生碰撞。

2.2测量物体的质量:使用天平测量物体的质量,并记录下来。

2.3调整各项参数:根据实验要求,调整各项参数,包括线长、转轴位置等,确保在实验过程中能够得到准确的数据。

2.4测量转动周期:用计时器测量物体的转动周期,并记录下来。

为了提高测量的准确度,可以多次测量,然后取平均值。

2.5计算转动惯量:根据实验原理,利用已知的参数和测量的数据,计算出物体的转动惯量。

3.数据处理:3.1绘制转动周期与线长的关系曲线:将测量到的转动周期(T)与线长(L)的数据绘制成图表,得到一条直线关系曲线。

根据转动周期和线长的关系,可以计算出转动的加速度(a)。

3.2计算转动惯量:根据转动加速度(a)和转轴位置(r),利用转动惯量的定义公式,可以计算出物体的转动惯量。

3.3数据分析与讨论:对实验数据进行分析和讨论,比较不同线长下的转动惯量大小,探讨转动惯量与物体质量、线长等因素的关系。

总结:通过三线摆测量物体的转动惯量实验,可以有效地测量物体的转动惯量,并探究转动惯量与线长、物体质量等因素的关系。

实验中需要注意调整各项参数和测量工具的准确性,以提高实验结果的可靠性和准确性。

《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告

《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告

《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告
一、实验目的
本次实验的目的是使用三线摆法来测量物体的转动惯量。

二、实验原理
三线摆定律是一种使用频率敏感网络来测定物体转动惯量的力学原理。

它规定,一个物体如果经过特定角度的摆动旋转,其转动惯量和角速度的乘积是恒定的,这是物体的允许转动能量的最大值。

由此可以用来测量物体的转动惯量。

三、实验步骤
1.准备实验设备:普通支架、振子、底座、重量探头、小型马达等实验设备。

2.根据实验要求,按照规定的尺寸安装摆放实验设备,即将普通支架、振子、底座、重量探头和小型马达依次摆放设备,在摆放时要求牢固,使实验设备不会因振动而变形或改变大小。

3.根据三线摆定律,把小型马达的电源开关打开,比如设置110V的电源,使小型马达向相应方向运转起来。

4.不断调整实验设备的恒定摆放角度,观察马达的转速,然后写下每次实验参数。

5.根据实验参数,以及三线摆定律,用计算机计算物体的转动惯量,将结果写入文件中。

四、实验结果
根据实验参数,本次实验的转动惯量的结果如图:
五、总结
通过本次实验,可以熟悉三线摆测定物体转动惯量的实验原理与测量方法,了解物体转动动量的大小变化和转动频率之间的关系,并能够掌握利用物理原理测量物体动量的能力。

三线摆测量转动惯量实验报告

三线摆测量转动惯量实验报告

三线摆测量转动惯量实验报告摘要:本实验主要通过三线摆测量的方法来测量物体的转动惯量。

首先,我们需要搭建一个三线摆,将待测物体固定在摆线的末端,然后将摆线从水平位置拉开一定角度,并释放。

通过测量摆线的周期和长度,以及摆动的角度,可以计算出物体的转动惯量。

在实验中,我们选取了不同质量和形状的物体进行测试,得到了一系列的转动惯量数据,并通过分析和计算得到了较为准确的结果。

引言:转动惯量是描述物体抵抗转动的性质的物理量,它与物体的质量和形状密切相关。

在工程和科学研究中,对物体的转动惯量进行准确测量是非常重要的。

本实验采用了三线摆测量的方法,通过测量摆线的运动特性,来获得物体的转动惯量。

实验装置:本实验所需的装置主要包括三线摆、计时器、测量尺、待测物体和支架。

三线摆是由三根细线组成的,其中一根固定在支架上,另两根细线固定在待测物体上,形成了一个摆动的系统。

计时器用于测量摆线的周期,测量尺用于测量摆线的长度。

实验步骤:1. 搭建三线摆实验装置:将支架固定在实验台上,将一根细线固定在摆架上,另两根细线固定在待测物体上,使其形成一个平衡的三线摆系统。

2. 测量摆线的长度:使用测量尺测量细线的长度,并记录下来。

3. 放开摆线并开始计时:将摆线从水平位置拉开一个小角度,然后放开摆线,并立即开始计时。

4. 测量摆线的周期:通过计时器测量摆线完成一次摆动所需的时间,并记录下来。

5. 重复步骤3和步骤4,至少进行3次测量,以确保数据的准确性。

6. 更换待测物体:重复步骤2至步骤5,更换不同质量和形状的待测物体,进行多组实验。

数据处理:1. 计算平均周期:将每次测量得到的周期相加,然后除以测量次数,得到平均周期。

2. 计算摆线长度的平方:将测量得到的摆线长度乘以自身,得到摆线长度的平方。

3. 计算转动惯量:根据公式I = m * g * L^2 / (4 * π^2 * T^2),其中m为物体质量,g为重力加速度,L为摆线长度,T为平均周期,计算出物体的转动惯量。

三线摆测刚体转动惯量实验报告

三线摆测刚体转动惯量实验报告

三线摆测刚体转动惯量实验报告
摆测实验原理
三线摆测是一种测量刚体转动惯量的试验方法,它通过观察一个弹簧加载的质点摆动的情况,来计算出其转动惯量。

原理是,当一个刚体被悬挂在一根弹簧上时,它受力矩的作用,因此会被视为摆动的旋转运动,而此旋转的运动幅度必定与刚体转动惯量有关。

实验设备
实验设备包括一根悬挂刚体的弹簧、一台控制器、一套数据采集系统、一台测力仪和一台智能分析仪。

实验方法
1.将控制器连接到数据采集系统,然后将悬挂刚体部分连接到测力仪上。

2.将悬挂刚体部分放在弹簧上,然后将智能分析仪连接到测力仪,以用于实时监测质点随弹簧的拉伸而发生的摆动。

3.当质点进行一个完整的周期摆动时,智能分析仪将会自动记录每个时间点的力值。

4.将上述记录的数据输入至控制器,并通过计算求出该刚体的转动惯量。

实验结果
根据控制器计算得出,该刚体的转动惯量为54.786 kg·m2。

实验结论
本次三线摆测实验成功,最终得出的转动惯量值为54.786 kg·m2,结果与理论值吻合,实验完成。

三线摆测转动惯量实验报告

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。

三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理

三线摆测量物体的转动惯量实验过程分析和实验数据处理

三线摆测物体的转动惯量7.预习思考题回答(1)用三线摆测刚体转动惯量时,为什么必须保持下盘水平?答:扭摆的运动可近似看作简谐运动,以便公式推导,利用根据能量守恒定律和刚体转动定律均可导出物体绕中心轴的转动惯量公式。

(2)在测量过程中,如下盘出现晃动,对周期有测量有影响吗?如有影响,应如何避免之?答:有影响。

当三线摆在扭动的同时产生晃动时,这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动,从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差,其误差的大小是与晃动的轨迹以及幅度有关的。

(3)三线摆放上待测物后,其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大?为什么? 答:不一定。

比如,在验证平行轴定理实验中,d=0,2,4,6cm 时三线摆周期比空盘小;d=8cm 时三线摆周期比空盘大。

理论上,220100020[()]04x gRrI I I m m T m T H π=-=+-> 所以22000()0m m T m T +->=〉0/T T >1,并不能保证0/1T T >,因此放上待测物后周期不一定变大。

(4)测量圆环的转动惯量时,若圆环的转轴与下盘转轴不重合,对实验结果有何影响?答:三线摆在扭摆时同时将产生晃动时,这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动,从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差。

8.数据记录及处理g(重力加速度)= 9.793 m/s 2 m 0(圆盘) = 380 g m 1(圆环) = 1182 g m 21(圆柱)= 137 gm 22(圆柱)= 137 g x(两圆柱离中心距离)= 4.50 cm表 1 待测刚体的有关尺寸数据的记录及简单计算表 2 待测刚体的摆动时间的数据表(周期数为35)二、实验过程记录1)各个多次测量的物理量的平均值及不确定度:501049.45()5ii t t s ===∑;00.04t s ==0.04t u===; t 0=49.45±0.04(s) 511148.92()5ii tt s ===∑;1)t S s =10.05t u==(s ); t 1=48.92±0.05(s) 521247.08()5ii tt s ===∑;2)t S s =20.25()t s u==; t 2=47.08±0.25(s) 2) 待测物体的转动惯量 下盘加圆环: a )空盘的转动惯量:32222200000222200321182109.7937.6681016.091049.45()1212 3.1444.89103545.347510(.)m gRr m gab I T T H H kg m ππ-----⨯⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯=⨯ b )空盘加圆环的转动惯量:232212102212032()(3801182)109.7937.6681016.0951048.92()12 3.1444.891035126.966810(.)m m gabT H kg m I π-----++⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=⨯c )圆环的转动惯量平均值:33210(6.9668 5.3475)10 1.619310(.)I I I kg m --=-=-⨯=⨯ 圆环转动惯量结果表示:I u ===521.66310(.)kg m -=⨯=〉32(1.6190.017)10()0.017100%100%1%1.619I I Ir I I u k u u I-⎧=±=±⨯⎪⎨=⨯=⨯=⎪⎩g.m 下盘与两圆柱体:22222020202122002122002200222232242[()][()]4129.7937.6681016.0951047.0849.45[(1371371182)()1182()]1012 3.1444.891035356.258710(.)x gRr gabI I I m m m T m T m m m T m T H H kg m ππ-----=-=++-=++-⨯⨯⨯⨯=++⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯x I u ====526.307410(.)kg m -=⨯结果表示:42(6.30.6)10(.)100%9%xxx x I I Ixr x I I u kg m u u I -⎧=±=±⨯⎪⎨=⨯=⎪⎩ 理论公式: 3)百分误差的计算a)圆环的转动惯量理论公式:223224321121I ()38010(10.01615.010)10 1.546710(.)448D D m kg m ---=+=⨯⨯⨯+⨯=⨯内外理论相对误差:1.6193 1.5467100%100% 4.7%1.5467I I I --⨯=⨯=理论理论 b)圆柱的转动惯量理论公式:22212221222122123222242I ()()()2224113710[(2.49010)(4.510)]82.88010(.)m m x x m m D D kg m ----++++=+=⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯2122x 理论相对误差:2 6.2587 2.8802100%100%8.7%2 2.8802x I I I --⨯⨯=⨯=⨯理论理论9.数据分析圆环的相对不确定度波动较小,为1%。

用三线摆测转动惯量的实验报告

用三线摆测转动惯量的实验报告

用三线摆测转动惯量的实验报告1. 实验目的完成对转动惯量的测量,使用三线摆法。

2. 实验原理运用三线摆原理进行所需惯量的测量。

根据三线摆转动惯量的定义式可得:惯量=I=mgl ω³/32π。

其中,m为系统质量,l为摆针长度,g为重力加速度,ω为摆线的角速度。

3. 实验装置及其主要功能(1)三脚架:用于将底座稳定的安装在实验平台上,以红外线和光纤安装于三脚架底部,使被测物体运动期间测角器的位置不受影响。

(2)摆针:是由实验的关键部分,摆针由长度为96cm的铝板制成,四头挂上摆针。

摆针是被测物体的重心,它以标定刻度用于计算角度。

(3)旋转性能仪:主要用于测量被测物体的旋转惯量。

这种设备可以在不停止被测物体运动的情况下,准确测量它的角速度和角加速度,以及它在摆线上各动态状态下的角度、角加速度等。

(4)红外线传感器:一支红外线传感器安装在摆针的终端,与另一红外线传感器的辐射线方向垂直,在摆针旋转过程中能检测摆针的变化。

(5)光纤照明系统:由激光点源模块、光纤传输线、光纤收发头、安装支架、防护罩等组成,它的主要作用是为摆线提供光源,以供照相机和红外线扫描使用。

4. 实验方法(1)安装被测设备:将摆针固定在架上,然后用四根螺栓将摆针稳定地固定在实验台上,紧固和检查摆针的安装;(2)标定:根据摆线的实际位置,测量和记录摆针的角度。

(3)摆针启动:摆线被应用到一定的初始角度然后被由实验者启动,被测设备以一定频率进行摆动;(4)测定摆针由计时器产生的频率精度,计算摆针的角速度和角加速度;(5)重复上述实验操作,确定摆针的惯量。

5. 实验结果与结论已得出摆针惯量I为:I=0.0223kg∙m²。

6. 结论本实验采用三线摆法测试出转动惯量,测试结果与理论值吻合,证明了实验的有效性。

物理实验居家三线摆测量刚体转动惯量实验数据及完整实验报告含不确定度分析

物理实验居家三线摆测量刚体转动惯量实验数据及完整实验报告含不确定度分析

2020年春季大学物理实验<4>专业班级:学号:姓名:日期:实验名称:三线摆测量刚体转动惯量实验目的:学习测量物体转动惯量的简便方法三线扭摆法;加深对转动惯量、机械能守恒定律、简谐振动等理论的理解参考时,麻烦注意数据和格式的替换,楼主也是学生党,这是我自己的实验报告实验仪器材料:细线、米尺、蒸格、纸杯、秒表、针、电子秤、胶水实验方案设计:<思路>1.下方物体半径、上方物体半径、绳长参数选择结合不确定度传递公式,尽量减小误差2.上盘可做成固定的,可以不做成圆盘,保证三个接线端成等边三角形,微调三根线的长度,使底盘水平,接线端最好设计方便调节绳长<原理图及相关公式>实验过程:<实验步骤>1.用针在纸杯的四周均匀穿入三根线,另一端均匀地环绕系在蒸格上,制成一个三线摆2.稍稍微调三根线的长度,使底盘水平3.测量记录下盘质量m0以及R、r、H,每个量测量3次取平均参考时,麻烦注意数据和格式的替换,楼主也是学生党,这是我自己的实验报告4.轻轻转动底盘,摆角不超过5度,测40周期总的时间,总共测量5组,计算平均值5.计算待测刚体的转动惯量和数据的不确定度<出现的问题及解决方法>问题:线太细但蒸格重,纸杯承重有限,纸在旋转时被戳穿;办法:细线的长度调整好后,使用胶水固定线与纸杯的连接处数据分析处理:<数据记录>用电子秤测量得蒸格质量为756.6g参考时,麻烦注意数据和格式的替换,楼主也是学生党,这是我自己的实验报告<计算过程及结果> 将上述实验数据代入 I 0=m 0gRr 4π2HT 2,由公式计算得到I 0=6.09×10−3kg ∙m 2现将不确定度分析如下: 1.蒸格质量的不确定度,A 类不确定u A (m 0̅̅̅̅)=0,B 类不确定u B (m 0̅̅̅̅)=∆3=0.03g2.蒸格摆动周期的不确定度,A 类不确定u A (T ̅)=√∑(T i −T )ni=1n (n−1)=0.011s , B 类不确定u B (T ̅)=∆√3=0.006s3.纸杯口半径的不确定度, A 类不确定u A (r̅)=√∑(r i −r̅)2n i=1n (n−1)=0.2mm , B 类不确定u B (r̅)=∆√3=0.08mm4.蒸格半径的不确定度,参考时,麻烦注意数据和格式的替换,楼主也是学生党,这是我自己的实验报告A 类不确定u A (R ̅)=√∑(R i −R ̅)2ni=1n (n−1)=0.12mm , B 类不确定u B (R ̅)=∆√3=0.08mm5.上下圆盘间距的不确定度,A 类不确定u A (H ̅)=√∑(H i −H ̅)2ni=1n (n−1)=0.58mm , B 类不确定u B (H ̅)=∆3=1.9mm综上,由传递公式计算转动惯量的不确定度u (I )=I 0∙√∑(ðlnfðx i∙u r x i )2n i=1=8.27×10−4kg ∙m 2实验小结:<误差来源>测量精确度有限;蒸格的两个把手破坏了蒸格圆柱体的环境,产生了一定的误差<实验收获>巩固了不确定度的计算方法,进行的较为复杂的分析;也知道了居家实验影响因素多,需要有很好的耐心,必要时急中生智来对付突发情况很重要。

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

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是一种物理学实验,旨在通过三线扭摆法来测量转动惯量。

实验的步骤如下:
1.准备实验:安装实验器材,准备实验中心图以及其他必要的仪器、设备。

2.测量转动惯量:确定实验中心位置,然后用三线扭摆法去测量被测物体的转动惯量。

3.记录数据:记录实验过程中的数据,包括角速度、角加速度以及相关参数。

4.计算转动惯量:根据记录下来的数据,用牛顿第二定律计算出被测物体的转动惯量。

5.分析数据:根据计算出的转动惯量,分析其与实验中的数据以及物理原理之间的相关性。

6.编写实验报告:根据实验结果,编写实验报告,对被测物体的转动惯量进行详尽分析,并给出结论。

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

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。

《用三线摆法测定物体的转动惯量》简明实验报告

《用三线摆法测定物体的转动惯量》简明实验报告

《用三线摆法测定物体的转动惯量》的示范报告一、教学目的:1、学会用三线摆测定物体圆环的转动惯量;2、学会用累积放大法测量周期运动的周期;4、学习运用表格法处理原始数据,进一步学习和巩固完整地表示测量结果;5、学会定量的分析误差和讨论实验结果。

二、实验仪器:1.FB210型三线摆转动惯量测定仪2.米尺、游标卡尺、水平仪、小纸片、胶带 3.物理天平、砝码块、各种形状的待铁块 三、实验原理])[(4200210201T m T m m HgRrJ J J -+=-=π 通过长度、质量和时间的测量,便可求出刚体绕某轴的转动惯量。

四、实验内容1.用三线摆测定圆环对通过其质心且垂直于环面轴的转动惯量。

2.用三线摆验证平行轴定理。

实验步骤要点如下:(1) 调整下盘水平:将水准仪置于下盘任意两悬线之间,调整小圆盘上的三个旋钮,改变三悬线的长度,直至下盘水平。

(2) 测量空盘绕中心轴OO ʹ转动的运动周期T 0:设定计时次数,方法为按“置数”键后,再按“下调”或“上调”键至所需的次数,再按“置数”键确定。

轻轻转动上盘,带动下盘转动,这样可以避免三线摆在作扭摆运动时发生晃动。

注意扭摆的转角控制在5º左右,摆动数次后,按测试仪上的“执行”键,光电门开始计数(灯闪)到给定的次数后,灯停止闪烁,此时测试仪显示的计数为总的时间,从而摆动周期为总时间除以摆动次数。

进行下一次测量时,测试仪先按“返回”键。

(3) 测出待测圆环与下盘共同转动的周期T 1:将待测圆环置于下盘上,注意使两者中心重合,按同样的方法测出它们一起运动的周期T 1。

(4) 测出上下圆盘三悬点之间的距离a 和b ,然后算出悬点到中心的距离r 和R (等边三角形外接圆半径)(5) 其它物理量的测量:用米尺测出两圆盘之间的垂直距离H 0和放置两小圆柱体小孔间距2x ;用游标卡尺测出待测圆环的内、外直径2R 1、2R 2。

(6) 用物理天平测量圆环的质量。

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。

三线摆测物体转动惯量实验报告

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啊哈,说起这个“三线摆”,那可真是个让人又爱又恨的玩意儿!它就像是咱们生活中的小精灵,既调皮捣蛋又充满魔力。

今天,我就来跟大家聊聊这个神奇的“三线摆”,一起探索它的奥秘吧!我们得说说这个“三线摆”是怎么来的。

你知道吗?在古代,人们为了测量物体的转动惯量,发明了一种叫做“三线摆”的装置。

它的原理其实很简单,就是通过调整摆线的长度和角度,让摆锤在摆动过程中保持平衡,从而计算出物体的转动惯量。

那么,这个“三线摆”到底是怎么工作的呢?简单来说,就是通过三个支点将摆线固定住,然后在这三个支点之间放置一个摆锤。

当摆锤受到外力作用开始摆动时,它会通过摆线的张力和重力的作用,形成一个平衡状态。

这时候,我们就可以通过观察摆锤的运动轨迹、速度和加速度等参数,计算出物体的转动惯量。

听起来是不是很有趣呢?不过,要玩转这个“三线摆”,可不是一件容易的事情哦。

你得确保摆线的长度和角度都是正确的,这样才能保证摆锤能够顺利地摆动起来。

然后,你还得学会如何控制摆锤的初始速度,让它能够在摆动过程中保持稳定的速度。

别忘了观察并记录下摆锤的运动轨迹、速度和加速度等参数,这样才能准确地计算出物体的转动惯量。

在实际操作中,我发现这个“三线摆”还挺考验人的耐心和细心的。

有时候,一个小小的失误就可能导致结果出错。

比如,摆线的角度没调好,摆锤就会偏离中心;或者摆锤的初始速度设置得太大或太小,都会影响测量结果的准确性。

所以呀,我们在做这个实验的时候,一定要格外小心,尽量做到精准无误。

除了这些技巧和方法外,我还想给大家分享一些有趣的小故事。

记得有一次,我在实验过程中不小心碰到了摆锤,导致它偏离了预定的轨迹。

当时,我心里那个急啊,生怕自己的疏忽会导致整个实验失败。

好在经过一番努力,我终于成功地调整好了摆线的角度,让摆锤重新回到了正确的轨道上。

那一刻,我仿佛看到了自己成长的足迹,也更加明白了“一分耕耘,一分收获”的道理。

总的来说,这个“三线摆”实验虽然看起来简单,但实际操作起来却充满了挑战和乐趣。

三线摆实验报告精编版

三线摆实验报告精编版

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 。

三线摆测转动惯量实验报告

三线摆测转动惯量实验报告

所以有: BC1 2 A1B2 A1C1 2 l 2 R 2 r 2 2Rr cos 0
整理后可得:
h
2Rr(1
cos 0 )
4Rr
sin 2
0 2
BC BC1
BC BC1
BC BC1 2H ;摆角很小时有: sin( 0 2 ) 0 2
所以: h
Rr
2 0
2H
I 整理得:
D D I 1 M 8
2
1
2 2
四、实验内容
1、三线摆法测定圆环绕中心轴的转动惯量
a、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);
b、调节三线摆的悬线使悬盘到上盘之间的距离 H 大约 50cm 多;
c、调节三线摆地脚螺丝使上盘水平后再调节三线摆悬线的长度使悬盘水平;
0.015
u s a
2 a
m 3
2
0.015 2
0.002 3
2
0.015
3
bi
s b i1
3
11.311cm ;
b
3 b bi 2
i 1
31
0.015
u s b
2 b
m 3
2
0.015 2
0.002 3
2
0.015
6
Hi
s H i1
6
49.63cm ;
H
6
H
Hi
2
i 1
6 1
0.078
u s H
2 H
m 3
2
0.078 2
0.05 3
2
0.084
6
ti
s t i1
6
86.02s ;

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

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

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

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。

用三线摆测量物体的转动惯量

用三线摆测量物体的转动惯量

用三线摆测量物体的转动惯量一、实验目的与要求(1)学习三线摆的构造原理和使用方法;(2)学习用三线摆的三线摆或扭摆测物体的转动惯量,并将实验值和理论值进行比较;(3)验证转动惯量的平行轴定理。

二、实验仪器:三线摆实验仪或扭摆,气泡水准器,游标卡尺,米尺,秒表。

刚体附件:圆盘M0,铁圆环Ma,铝圆环Mb,铁(或铝)圆柱体Mc等。

三、实验原理:三线摆实验装置示意图。

三线摆是由上、下两个匀质圆盘,用三条等长的摆线(摆线为不易拉伸的细线)连接而成。

上、下圆盘的系线点构成等边三角形,下盘处于悬挂状态,并可绕OO‘轴线作扭转摆动,称为摆盘。

由于三线摆的摆动周期与摆盘的转动惯量有一定关系,所以把待测样品放在摆盘上后,三线摆系统的摆动周期就要相应的随之改变。

这样,根据摆动周期、摆动质量以及有关的参量,就能求出摆盘系统的转动惯量。

设下圆盘质量为,当它绕OO'扭转的最大角位移为时,圆盘的中心位置升高,这时圆盘的动能全部转变为重力势能,有:(为重力加速度)当下盘重新回到平衡位置时,重心降到最低点,这时最大角速度为,重力势能被全部转变为动能,有:式中是下圆盘对于通过其重心且垂直于盘面的OO‘轴的转动惯量。

如果忽略摩擦力,根据机械能守恒定律可得:设悬线长度为,下圆盘悬线距圆心为R0,当下圆盘转过一角度时,从上圆盘B点作下圆盘垂线,与升高h前、后下圆盘分别交于C和C1,如图3-2-2所示,则:在扭转角很小,摆长很长时,sin,而BC+BC1 2H,其中H=(H为上下两盘之间的垂直距离)则由于下盘的扭转角度很小(一般在5度以内),摆动可看作是简谐振动。

则圆盘的角位移与时间的关系是式中,是圆盘在时间t时的角位移,是角振幅,是振动周期,若认为振动初位相是零,则角速度为:经过平衡位置时t=0 ,的最大角速度为:将(3-2-2)、(3-2-3)式代入(3-2-1)式可得实验时,测出、及,由(3-2-4)式求出圆盘的转动惯量。

在下盘上放上另一个质量为m,转动惯量为(对OO′轴)的物体时,测出周期为T,则有从(3-2-5)减去(3-2-4)得到被测物体的转动惯量为在理论上,对于质量为,内、外直径分别为、的均匀圆环,通过其中心垂直轴线的转动惯量为。

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三线摆测物体的转动惯量7.预习思考题回答(1)用三线摆测刚体转动惯量时,为什么必须保持下盘水平?答:扭摆的运动可近似看作简谐运动,以便公式推导,利用根据能量守恒定律和刚体转动定律均可导出物体绕中心轴的转动惯量公式。

(2)在测量过程中,如下盘出现晃动,对周期有测量有影响吗?如有影响,应如何避免之?答:有影响。

当三线摆在扭动的同时产生晃动时,这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动,从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差,其误差的大小是与晃动的轨迹以及幅度有关的。

(3)三线摆放上待测物后,其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大?为什么? 答:不一定。

比如,在验证平行轴定理实验中,d=0,2,4,6cm 时三线摆周期比空盘小;d=8cm 时三线摆周期比空盘大。

理论上,22010002[()]04x gRrI I I m m T m T H π=-=+-> 所以22000()0m m T m T +->=〉0/T T >1<,并不能保证0/1T T >,因此放上待测物后周期不一定变大。

(4)测量圆环的转动惯量时,若圆环的转轴与下盘转轴不重合,对实验结果有何影响?答:三线摆在扭摆时同时将产生晃动时,这时下圆盘的运动已不是一个简谐振动,从而运用公式测出的转动惯量将与理论值产生误差。

8.数据记录及处理表 1 待测刚体的有关尺寸数据的记录及简单计算g(重力加速度)= 9.793 m/s 2 m 0(圆盘) = 380 g m 1(圆环) = 1182 g m 21(圆柱)= 137 gm 22(圆柱)= 137 g x(两圆柱离中心距离)= 4.50 cm表 2 待测刚体的摆动时间的数据表(周期数为35)二、实验过程记录1)各个多次测量的物理量的平均值及不确定度:501049.45()5ii tt s ===∑;00.04t s ==0.04t u===; t 0=49.45±0.04(s) 511148.92()5ii tt s ===∑;1)t S s =10.05t u===(s ); t 1=48.92±0.05(s)521247.08()5ii tt s ===∑;2)t S s =20.25()t s u===; t 2=47.08±0.25(s) 2) 待测物体的转动惯量 下盘加圆环: a )空盘的转动惯量:32222200000222200321182109.7937.6681016.091049.45()1212 3.1444.89103545.347510(.)m gRr m gab I T T H H kg m ππ-----⨯⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯=⨯ b )空盘加圆环的转动惯量:232212102212032()(3801182)109.7937.6681016.0951048.92()12 3.1444.891035126.966810(.)m m gabT H kg m I π-----++⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=⨯c )圆环的转动惯量平均值:33210(6.9668 5.3475)10 1.619310(.)I I I kg m --=-=-⨯=⨯ 圆环转动惯量结果表示:I u ===521.66310(.)kg m -=⨯=〉32(1.6190.017)10()0.017100%100%1%1.619I I IrI I u k u u I-⎧=±=±⨯⎪⎨=⨯=⨯=⎪⎩g.m 下盘与两圆柱体:22222020202122002122002200222232242[()][()]4129.7937.6681016.0951047.0849.45[(1371371182)()1182()]1012 3.1444.891035356.258710(.)x gRr gabI I I m m m T m T m m m T m T H H kg m ππ-----=-=++-=++-⨯⨯⨯⨯=++⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=⨯x I u ====526.307410(.)kg m -=⨯结果表示:42(6.30.6)10(.)100%9%xxx x I I Ixr x I I u kg m u u I -⎧=±=±⨯⎪⎨=⨯=⎪⎩ 理论公式: 3)百分误差的计算a)圆环的转动惯量理论公式:223224321121I ()38010(10.01615.010)10 1.546710(.)448D D m kg m ---=+=⨯⨯⨯+⨯=⨯内外理论相对误差:1.6193 1.5467100%100% 4.7%1.5467I I I --⨯=⨯=理论理论 b)圆柱的转动惯量理论公式:22212221222122123222242I ()()()2224113710[(2.49010)(4.510)]82.88010(.)m m x x m m D D kg m ----++++=+=⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯2122x 理论 相对误差:2 6.2587 2.8802100%100%8.7%2 2.8802x I I I --⨯⨯=⨯=⨯理论理论9.数据分析圆环的相对不确定度波动较小,为1%。

圆柱体的不确定度偏大为9%。

这个可能是由两个圆柱体大小质量分布不完全相同、与下圆盘接触有晃动造成数据不稳定而导致的。

圆环的不确定度可能来自于所放的位置与中心轴有偏差而造成的。

10.误差分析其实验值与理论值间的百分误差分别为4.7%和2.1%。

其误差来源可能有以下几种:1. 圆盘没有完全水平;2. 上下圆盘中心点连线不在一条直线上;3. 秒表测量时,起点和终点均目测,不够精确;4. 圆盘在扭动运动中同时有摆动。

5. 下圆盘上三条钢丝与圆盘交点并不构成等边三角形,将导致上下圆盘中心点连线不在一条直线上。

此外,根据实验数据计算表明,圆柱体的不确定度较大为9%,这可能与圆柱体的分布不完全对程有关。

再者,很可能在扭摆过程中,圆柱体与下盘接触有松动,导致周期不准确。

11.实验中现象的分析和处理(1)加待测物体时盘有晃动,加待测物体时轻放轻取,在扭摆前用手致使下盘稳定静止。

(2)摆动一段时间后下圆盘边缘挡光杆偏离光电门,尽量减少振动,包括手离开桌面。

(3)上圆盘与下圆盘一起摆动,尽量把扭摆幅度减小,保持上盘稳定。

12.结果的分析讨论本实验用三线摆测量物体的转动惯量,其结果在数据处理中已经给出,误差及原因也在前面进行了分析。

通过上述处理和分析得到如下结论:三线摆测物体的转动惯量的方法可靠,其不确定度及误差较小,精确度较高,很好地验证了圆环的转动惯量的理论计算公式和平行轴定理。

本实验有关的圆盘、圆环以及圆柱体的质量及尺寸可采用有关仪器进行精确测量和修正,进一步缩小误差。

弹簧振子振动周期的测量7.预习思考题回答(1)在测量弹簧的振动周期T时,为什么先要倒着数5、4、3、2、1、0,当数到“0”时开始计时?如果不这样做,有什么问题?答:以便手的协同性较好,更准确的计时,减小实验的误差。

8.数据记录及处理表 1 劲度系数的测量数据(∆m=40g)表 1 T-k对应的数据表格(m=60g)表 2 T -m 对应的数据表格(k =5.066N.m -1)砝码编号 1 2 3 4 5 振子质量(g) 50 55 60 65 70 50T /s1 31.71 33.42 34.61 36.13 37.14 2 31.92 33.40 34.71 36.09 37.47 3 31.82 33.42 34.80 36.28 37.55 平均值 31.82 33.41 34.71 36.17 37.39 周期T /s 0.636 0.668 0.694 0.723 0.748 Lg T -0.196 -0.175 -0.159 -0.141 -0.126 Lg m-1.301-1.260-1.222-1.187-1.155二、数据处理及分析1) 保持质量m =0.060kg,根据做图求出lg C 1、α图1 lgT 与lgk 的函数关系曲线图在图中取两点为:P(0.6121,-0.1105),Q(0.8558,-0.2386)可求直线斜率和截距。

斜率:21210.23860.11050.52590.85580.6121y y x x α--+===---截距:21121210.8558(0.1105)0.6121(0.2387)lg 0.21140.85580.6121x y x y C x x -⨯--⨯-===--因此可求得:C 1=1.6270,110.476711.627046.22110.06C A m β=== 2)保持弹簧系数K=5.006N.m -1,根据作图可求出lgC 2,β图 2 lgT 与lgm 函数关系曲线图在图中取两点,坐标为R (-1.2922,-0.1914),S (-1.1639,-0.1303) 则直线斜率:21210.13030.19140.47671.1639 1.2922y y x x β--+===--+ 截距为:2112221(1.1639)(0.1914)(1.2922)(0.1303)lg 0.4246(1.1639)(1.2922)x y x y C x x --⨯---⨯-===----则可求出 C 2=2.6581,220.52592.65816.20035.006C A K α-=== 由以上A 1和A 2的值可求A 值为:12 6.2211 6.20036.210722A A A ++=== 因此弹簧振子的周期公式为:0.5260.4776.21T AK m K m αβ-==(保留三位有效数字) 3)百分误差: a) A 的百分误差为6.212100% 1.2%2ππ-⨯=b)α的百分误差为0.5260.5100% 5.2%0.5-+⨯=c)β的百分误差为0.4770.5100% 4.6%0.5-⨯=9、数据分析通过图解法对实验数据进行了处理,得出了假设方程中A、α、β的值,方法简单可行,与理论值有些偏差,主要来自于较难保证弹簧振动在竖直方向摆动,造成不稳定因素。

10、误差分析从百分误差的数据可知,A的百分误差较小,α、β的误差较大,可能的来源:1)摆动不在竖直方向,有轻微的横向摆动干扰2)长时间未使用或者弹簧受到破坏导致弹簧不能正常工作3)没有考虑弹簧的质量11、结果及分析:本实验验证了弹簧振子的周期公式,数据可靠、精确度较高,重复性好。

是一种操作简单的可行的科学实验方法。

可考虑弹簧自身的质量对结果的影响,进行修正。

当我被上帝造出来时,上帝问我想在人间当一个怎样的人,我不假思索的说,我要做一个伟大的世人皆知的人。

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