刚体转动实验报告
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刚体转动实验报告
刚体转动实验
实验目的
1.测定刚体的转动惯量用实验方法检验刚体 的转动定理和平行轴定理
2.观测刚体的转动惯量随其质量分布及转动 轴线不同而改变的状况
3.用作图法和最小二乘法处理数据一一曲线 改直
实验仪器
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，Imr）
改变r
r(cm)
t1(s)
t2（S）
t3（S）
t(s)
1.00
20.12
19.92
20.10Baidu Nhomakorabea
20.05
1.50
13.57
13.46
13.50
13.51
2.00
10.13
10.05
10.03
10.07
2.50
8.13
8.00
8.00
8.04
3.00
6.66
6.70
6.69
6.68
3. m=20.00g,h=85.00cm,r=2.50cm，改
1
m=k1t2+c1
2.保持h, m以及m0的位置不变,改变r,
测出相应的下落时间t,并保持M卩不变,则
有:
1
r=
k2t2r+c2
其中k2=
2hl小M卩
,c2=
mgmg
3.如果保持h,m,r不变，对称地改变m0的
质心至0O距离x，根据平行轴定理，
I=Io+loc+2mox2
式中Io为A,B,B'绕OO轴的转动惯量，loc为两个圆柱绕过其质心且平行于00'轴的 转动惯量。则：
若考虑摩擦且摩擦力矩不变，则有
t2=k3X2+C3
表示t2与x2成线性关系。
实验内容
1.调节实验装置:
取下塔轮，换上竖直准钉，调00与地面垂 直，装上塔轮，尽量减小转动摩擦，调好后 用固定螺丝固定，并在实验过程中维持摩擦 力矩不变，绕线尽量密排，mO用铁柱。调节 滑轮位置，保持绳子张力的方向与OO垂 直。
2.选r=2.50cm，将m0放于位置（5，5'），将m从一固定高度由静止下落，下落距离
为h .改变m，每次增加5.00g砝码，到m=35.00g为止。用停表测下落时间t，测三 次取平均。
3.将m0放在（5，5'）的位置，维持m=20.00g，改变r，取r=1.00，1.50，2.00,2.50，3.00cm，测量下落时间t，测三次取 平均。
4.维持m=10.00g，r=2.50cm，改变m0位 置，测下落时间t，测三次取平均。
实验数据
1. r=2.50cm,m0位于（5,5） ,h=85.00cm， 改变m
砝码 数
m(g)
ti(s)
t2（S）
t3（S）
t(s)
0
5.00
16.56
16.50
16.40
16.49
1
10.00
11.41
11.32
变m0位置
m0位
置
x(mm)
t1(s)
t2（S）
ta(s)
t(s)
(1,T)
32.41
6.44
6.50
6.41
6.45
(22)
57.32
7.31
7.34
7.31
7.32
(33)
82.32
8.56
8.46
8.59
8.54
(4,4'
107.32
10.00
10.10
10.03
10.04
(55)
132.32
实验原理
根据刚体转动定律，当刚体绕固定轴转动
时，有
M= I 3
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M,,其 中T为绳子张力，与OO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.并 有:
11.22
11.32
2
15.00
9.28
9.25
9.34
9.29
3
20.00
8.03
8.04
8.04
8.04
4
25.00
7.06
7.18
7.18
7.14
5
30.00
6.41
6.43
6.50
6.45
6
35.00
6.03
5.97
5.90
5.97
2. m=20.00g,m0位于(5,5',h=85.00cm,
11.50
11.63
11.56
11.56
数据处理
l/t:r C^cm1)
m(g-a)
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 所以
2hI
rt2
在实验过程中保持a? g,则有
2hI
mgr-M严孑
若M口? mgr ,略去M卩,则有：
2hI
mgr~尹
1.M^不能忽略，保持r, h以及m0的位置不变 改变m,测出相应的下落时间t,并保持M^不变,则有:
刚体转动实验
实验目的
1.测定刚体的转动惯量用实验方法检验刚体 的转动定理和平行轴定理
2.观测刚体的转动惯量随其质量分布及转动 轴线不同而改变的状况
3.用作图法和最小二乘法处理数据一一曲线 改直
实验仪器
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，Imr）
改变r
r(cm)
t1(s)
t2（S）
t3（S）
t(s)
1.00
20.12
19.92
20.10Baidu Nhomakorabea
20.05
1.50
13.57
13.46
13.50
13.51
2.00
10.13
10.05
10.03
10.07
2.50
8.13
8.00
8.00
8.04
3.00
6.66
6.70
6.69
6.68
3. m=20.00g,h=85.00cm,r=2.50cm，改
1
m=k1t2+c1
2.保持h, m以及m0的位置不变,改变r,
测出相应的下落时间t,并保持M卩不变,则
有:
1
r=
k2t2r+c2
其中k2=
2hl小M卩
,c2=
mgmg
3.如果保持h,m,r不变，对称地改变m0的
质心至0O距离x，根据平行轴定理，
I=Io+loc+2mox2
式中Io为A,B,B'绕OO轴的转动惯量，loc为两个圆柱绕过其质心且平行于00'轴的 转动惯量。则：
若考虑摩擦且摩擦力矩不变，则有
t2=k3X2+C3
表示t2与x2成线性关系。
实验内容
1.调节实验装置:
取下塔轮，换上竖直准钉，调00与地面垂 直，装上塔轮，尽量减小转动摩擦，调好后 用固定螺丝固定，并在实验过程中维持摩擦 力矩不变，绕线尽量密排，mO用铁柱。调节 滑轮位置，保持绳子张力的方向与OO垂 直。
2.选r=2.50cm，将m0放于位置（5，5'），将m从一固定高度由静止下落，下落距离
为h .改变m，每次增加5.00g砝码，到m=35.00g为止。用停表测下落时间t，测三 次取平均。
3.将m0放在（5，5'）的位置，维持m=20.00g，改变r，取r=1.00，1.50，2.00,2.50，3.00cm，测量下落时间t，测三次取 平均。
4.维持m=10.00g，r=2.50cm，改变m0位 置，测下落时间t，测三次取平均。
实验数据
1. r=2.50cm,m0位于（5,5） ,h=85.00cm， 改变m
砝码 数
m(g)
ti(s)
t2（S）
t3（S）
t(s)
0
5.00
16.56
16.50
16.40
16.49
1
10.00
11.41
11.32
变m0位置
m0位
置
x(mm)
t1(s)
t2（S）
ta(s)
t(s)
(1,T)
32.41
6.44
6.50
6.41
6.45
(22)
57.32
7.31
7.34
7.31
7.32
(33)
82.32
8.56
8.46
8.59
8.54
(4,4'
107.32
10.00
10.10
10.03
10.04
(55)
132.32
实验原理
根据刚体转动定律，当刚体绕固定轴转动
时，有
M= I 3
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M,,其 中T为绳子张力，与OO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.并 有:
11.22
11.32
2
15.00
9.28
9.25
9.34
9.29
3
20.00
8.03
8.04
8.04
8.04
4
25.00
7.06
7.18
7.18
7.14
5
30.00
6.41
6.43
6.50
6.45
6
35.00
6.03
5.97
5.90
5.97
2. m=20.00g,m0位于(5,5',h=85.00cm,
11.50
11.63
11.56
11.56
数据处理
l/t:r C^cm1)
m(g-a)
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 所以
2hI
rt2
在实验过程中保持a? g,则有
2hI
mgr-M严孑
若M口? mgr ,略去M卩,则有：
2hI
mgr~尹
1.M^不能忽略，保持r, h以及m0的位置不变 改变m,测出相应的下落时间t,并保持M^不变,则有: