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。