大学物理实验 用三线摆测定物体的转动惯量思考题:如何测量任意形状物体绕其质心的转动惯量?写出步骤

如题所述

用三线摆测定物体转动惯量的步骤详解


首先,理解三线摆的基本构造,它由上圆盘与一个较大、均匀的下圆盘组成,两者通过等边三角形连接,上圆盘在中心轴O1O上绕一定角度后,通过悬线的张力使得下圆盘在垂直轴线上作扭转摆动,下圆盘的质心O会沿轴线升降,其中H是上、下圆盘中心的垂直距离,h是下圆盘振动时的上升高度,r1为上圆盘半径,r2为下圆盘半径,α是扭转角度。


在进行实验时,有三个关键步骤:



    实验准备:确保仪器的准确性和稳定性,选择合适的测量仪器和用具,确保上、下圆盘水平,以优化测量环境。自拟实验步骤以达到最佳测量条件。
    转动惯量的测定:旋转上圆盘,使下圆盘在扭转摆动中保持稳定。测量下圆盘转动一个小角度α后,周期的精确测量是关键,尽量减小不确定度。利用公式(12),计算转动惯量,并推导出不确定度计算方法。
    圆环转动惯量的测量:在下圆盘上放置待测圆环,确保圆环质心位于转动轴上。测量圆环的质量、内外直径以及圆环的转动惯量,利用公式(14)计算。最后,与理论值进行比较,计算相对误差,以验证测量结果的准确性。
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