刚体转动惯量测定实验改进

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摘要：大学物理实验中，刚体转动惯量测定实验通常采用三线摆法。基于传统实验方法测量精确度不高的现状，本文在误差分析的基础上在时间测定方法、摆线材质选取等方面进行改进。通过实验改进前后的误差对比，表明实验改进后误差较小，从而说明实验改进是可行的。42257

毕业论文关键词：转动惯量；三线摆；时间测定；摆线

Rotational measuring experiment improvement

Abstract: In the university physics experiment courses, three wire pendulum method is usually used to measure the moment of inertia of a rigid body. In view of the present situation that the accuracy of the traditional experimental method is not satisfactory. In this paper, based on error analysis, Improving the method of time measurement and the material of cycloid. By comparing the experimental error before and after improvement, the results show that the experimental result error was smaller after being improved. It shows that the improved method is feasible.

Keywords: Moment of inertia; Three wire pendulum; Time measurement; Cycloid

摘要 1

引言 1

1.实验概述 1

1.1实验原理 1

1.2实验步骤 5

1.3 注意事项 5

2.传统实验 6

2.1 实验数据 6

2.2 实验数据处理 7

2.3 实验误差分析 9

3.改进实验 10

3.1 实验改进内容 10

3.2 改进后实验数据 11

3.3 实验数据处理 12

4.实验对比及结论 14

4.1 实验对比 14

4.2 结论 14

5.结束语 15

参考文献 15

致谢 16

刚体转动惯量测定实验改进引言

转动惯量是反映刚体自身属性的物理量，是物体转动惯性的一种量度[1]。对于形状规则或者质量分布均匀的物体通常可以通过理论计算求出其转动惯量[2]，而对于形状复杂或者质量分布不均匀的物体，其转动惯量只能通过实验的方法进行测定。

刚体转动惯量测定实验是大学物理实验中一个重要内容，测量刚体转动惯量的方法很多，其中三线摆法具有设备简单、直观、测试方便等优点。但在实际实验教学中，由于实验设备陈旧，调试方法不尽合理等原因，使得测量误差较大[3]。本文正是基于传统实验方法测量精度不高的现状，尝试在误差分析的基础上对原有实验进行改进。

1. 实验概述

1.1 实验原理

转动惯量是刚体转动惯性大小的度量，与刚体的质量及其分布，刚体的形状以及各部分的密度，转轴的位置以及转动方向等因素有关。刚体转动惯量测定一般需要刚体保持一定形式的运动，通过对该运动状态进行分析并与转动惯量相联系，进而间接测量待测物体的转动惯量[4]。

三线摆实验装置如图1，由三条等长摆线与一个匀质圆盘A和圆盘B的边缘相互连接来构成，要求三根摆线长度相等同时使其受到圆盘本身重力的拉力相同。每条线的上端连接在一个较小的水平盘B上。当A盘水平、三线等长时，圆盘A可以绕中心轴线OO’做扭摆运动。在提供初动能时，要保证圆盘A做小角度摆动，圆盘A的质心O将沿着转动轴移动（等同于势能变化）。扭摆的周期与圆盘A的转动惯量有关，将待测转动惯量的物体放于A盘上，该系统的摆动周期将会改变。