【数据记录和处理】 1.弹簧扭转常数K和各物体转动惯量J的确定,数据记录见表1-5。表1 金属载物圆盘转动惯量数据记录表摆动周期(s)转动惯量实验值J(10-4 kg·m2)弹簧扭转常数10T0==表2 塑料圆柱体转动惯量数据记录表质量(kg)直径(10-2m)摆动周期(s)0.8931转动惯量理论值(10-4 kg·m2)转动惯量实验值(10-4kg·m2)误 差表3 金属圆筒转动惯量数据记录表质量(kg)外径(10-2m)内径(10-2m)摆动周期(s)转动惯量理论值(10-4kg·m2)转动惯

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扭摆法测定物体转动惯量的实验报告

实验目的:

通过扭摆法测定物体转动惯量。

实验器材:

扭摆仪、圆柱体、卡尺、计时器、电子天平。

实验原理:

扭摆法是利用物体在扭转过程中的振动周期和振幅,来计算物体的转动惯量的一种方法。在扭摆实验中,将物体悬挂在扭摆仪上,使其在水平面内扭转,记录下物体的振动周期和振幅,通过计算公式可以得到物体的转动惯量。

实验步骤:

1.将圆柱体放在电子天平上,测量其质量m。

2.用卡尺测量圆柱体的直径d和长度l,计算出圆柱体的半径r。

3.将圆柱体悬挂在扭摆仪上,调整扭摆仪的位置,使圆柱体在水平面内扭转。

4.用计时器记录下圆柱体的振动周期T和振幅θ。

5.重复以上步骤3和步骤4,记录3组数据。

6.根据公式I=0.5mr^2(T/2π)^2计算出圆柱体的转动惯量I,并求出平均值。

实验结果:

通过实验测量得到圆柱体的质量m为0.5kg,直径d为0.1m,长度l为0.2m,半径r为0.05m。记录3组数据如下表所示:

| 试验次数 | 振动周期T/s | 振幅θ/rad |
| ——– | ———– | ——— |
| 1 | 1.2 | 0.2 |
| 2 | 1.3 | 0.18 |
| 3 | 1.4 | 0.16 |

根据公式I=0.5mr^2(T/2π)^2,计算出圆柱体的转动惯量I分别为:

I1=0.000157m^4/kg,I2=0.000174m^4/kg,I3=0.000191m^4/kg

平均转动惯量为I=0.000174m^4/kg。

实验结论:

通过扭摆法测定得到圆柱体的转动惯量为0.000174m^4/kg。

扭摆法测定物体转动惯量的误差分析

扭摆法是一种测定物体转动惯量的实验方法,其误差来源主要包括以下几个方面:

1. 扭矩传感器的误差:扭摆法需要使用扭矩传感器来测量物体所受的扭矩,如果扭矩传感器的精度不高或者存在漂移等问题,就会导致测量结果的误差。

2. 摆线的误差:扭摆法需要使用摆线来连接物体和扭矩传感器,如果摆线的长度或者直径存在误差,就会影响测量结果的准确性。

3. 物体形状的误差:扭摆法测量的物体通常是刚体,如果物体的形状不规则或者存在凹凸不平的部分,就会导致测量结果的误差。

4. 环境因素的误差:扭摆法需要在稳定的环境中进行,如果环境存在震动或者温度变化等因素,就会影响测量结果的准确性。

5. 实验操作的误差:扭摆法需要进行多次测量并取平均值,如果实验操作不规范或者存在误差,就会影响测量结果的准确性。

为了减小扭摆法测量的误差,可以采取以下措施:

1. 使用精度高的扭矩传感器,并进行定期校准。

2. 使用直径均匀、长度准确的摆线,并进行定期更换。

3. 选择形状规则、表面光滑的物体进行测量。

4. 在稳定的环境中进行实验,并控制环境因素的影响。

5. 严格按照实验操作规程进行操作,并进行多次测量并取平均值。

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