惯性称实验报告

实验报告总体不错！ 班 级_____信工c班________ 组 别_____f________ 姓 名

______郭洁_______ 学 号_1111000187__ 日 期

_______2013.3.6______ 指导教师___刘丽峰__ 【实验题目】 惯性秤

【实验目的】 1. 掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 2. 学习惯性秤的

定标和使用方法； 3. 研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】 惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平( 公用) ，水平仪 【实验原理】 【实验内容】 1. 安装和调整测量系统，包括惯性秤和计时系统。使用前要将平

台c调成 水平，并检查计时器工作是否正常。

2. 检查标准质量块的质量是否相等，可逐一将标准质量块置于秤

台上测周 期，如果各质量块的周期测定值的平均值相差不超过1%，在这里就

认为标准质量块的质量是相等的，并取标准质量块的质量的平均值为此

实验中的质量单位。用所给质量大致相等的砝码作出惯性秤的 定标曲

线。 3. 测定以圆柱体为负载时秤的周期 ，并由定标曲线查出该圆柱

体的惯性质 量。

4. 测定惯性秤的劲度系数 和秤台的有效质量 。

5. 将被测圆柱体悬吊于支架上，细心调整其自由悬垂位置，使之

恰好处在秤 台中心。测定悬点到圆柱体中心的距离 (用米尺测量)和此时秤台

的周期，研究重力对系统周期的影响，验证(2-9)式是否成立。

6. 将秤臂铅直放置，测定秤臂长 (用米尺测量)和秤的周期(负载

仍为圆柱 体)，验证(2-10)式是否成立(选做)。

7. 用天平称衡砝码和被测圆柱体的引力质量，分析它与惯性质量

的关系。 【预习报告】 小圆柱质量 大圆柱质量 103 189．5

s k b m 小圆柱质量 大圆柱 拉线 1.9251 20.50720358 0.0962

0.04997143 0.101750661 0.197021902 0.158752856 【实验数据分析】 1.小圆柱本身质量是103g，用我们这种方法测出来的是102g，相差

1g。 2.大圆柱本身质量是189.5g，用我们这种方法测出来的是197g，

相差7g。

3.验证公式。等式左边1.183347，等式右边1.244553，相差

0.061206。 可见这些实验都是有误差的。 我们自己测出来的值出现误差的原因可能和钢带振动幅度有很大关

系，因为同一个物体幅度只要变化一点儿，我们就能在周期上发现直观

发现区别。有些质量较大的物体，我们为了使它达到30次的周期，会把

幅度调大。而实验并不是在真空无空气阻力的条件下进行。这应该会对

实验结果造成一定影响。 另外测量l的值，估读时也会具有误差，这就导致等式左右可能不

完全相等。 【思考题】 在太空失重的条件下，宇航员是如何测体重的？ 答：宇航员在空间站上称体重时，宇航员坐在特制的振动装置中

（已知的装置弹簧劲度系数）使弹簧发生振动。测量仪通过测量弹簧的

振动周期，即可测量出宇航员的体重。篇二：物理实验-惯性秤-实验报

告 班 级__信工c班___ 组 别______d______ 姓 名____李铃______ 学 号_1111000048_ 日 期___2013.3.20___ 指导教师__刘丽峰__ 【实验题目】_________惯性秤 【实验目的】 1.掌握用惯性秤测量物体质量的原理和方法； 2.学习惯性秤的定

标和使用方法； 3.研究重力对惯性秤的影响。 【实验仪器】 惯性秤及附件一套，光电控制数字计时器，米尺，天平(公用)，水

平仪。 【实验原理】 惯性秤的主要部分是两条相同的弹性钢带(称为 秤臂)连成的一个悬臂振动体a，振动体的一端是秤台 b，秤台的槽中可放入定标用的标准质量块。a的另一

端是平台c，通过固定螺栓d把a固定在e座上，旋松 固定螺栓d ，则整个悬臂可绕固定螺栓转动，e座可 在立柱f上移动，挡光片g和光电门h是测周期用的。 光电门和计时器用导线相连。将秤台沿水平方向稍稍 拉离平衡位置后释放，则秤台在秤臂的弹性恢复力作 用下，沿水平方向作往复振动。其振动频率随着秤台 的载荷的变化而变化，其相应周期可用光电控制的数 字计时器测定，进而以此为基础，可测定负载的惯性 质量。立柱顶上的吊竿i可用来悬挂待测物(一圆柱形 物体)，另外本仪器还可将秤臂铅垂地安装，研究重力 对秤的振动周期的影响。 根据牛顿第二定律f=ma，可以写成m=f/a。若以此式作为质量的定

义，则称为惯性质量。 在秤臂水平放置时，将秤台沿水平方向拉离平衡位置后释放。秤台

及加于其上的负载在秤臂弹性恢复力f作用下，将做水平往复振动，此

时重力因与运动方向垂直，对水平方向的运动影响很小，可以忽略不

计。当振幅较小时，可以把这一振动当作简谐振动处理。若秤台偏离平

衡位置的位移为x时，秤台所受到的弹性恢复力为f=-kx，其中k为悬臂

振动体的劲度系数。根据牛顿第二定律，其运动方程可写成 (2-1) 其中m0为振动体空载时的等效质量，m为秤台上加入的附加质量块

(砝码或被测物)的质量。当初相为零时，(2-1)式的解可表示为 其中x0为秤台的振幅，其圆频率， 其周期t则可表示为 (2-2) 一、惯性质量的测定与惯性秤的定标 在弹性限度内，即k为常数(更确切的说是忽略随负载的微小变化)

的情况下，对应于空秤和不同负载m1和mx，由(2-2)式可以分别得到 (2-3) 从(2-3)式中消去k及m0，得： (2-4) 由(2-4)式可见，当已知质量m1时，只要分别测得t0、t1和tx，就

可以求得未知质量mx。这就是使用惯性秤测质量的基本原理和方法。这

种方法是以牛顿第二定律为基础的，是通过测量周期求得质量值，不依

赖于地球的引力，因此以这种方式测定的物体质量即为惯性质量。在失

重状态下，无法用天平称衡质量，而惯性秤仍然可以使用。由(2-4)式

还可以看到，该秤不能只通过测定tx来确定mx，还必须测定以某已知惯

性质量m1为负载时秤的周期t1，因此这样使用该秤很不方便。为了更迅

速、更准确地读出被测物体惯性质量的大小，可先用多个已知质量的砝