物理演示实验报告——滚柱式转动惯量演示 13021044 王明明

普通物理B考试涉及的物理演示实验项目——2013~2014学年第二学期1.等质量四筒比滚演示实验实验步骤：使4个滚筒从上端同一高度一起往下滚，观察滚筒运动规律。

哪个滚动最快？哪个滚动最慢？问题：滚筒滚动速度和什么因素有关？如何解释其中的物理规律？质量越集中在轴心，转动惯量越小，滚动速度越快。

2.角动量叠加与守恒演示实验角动量叠加物体转动时，具有角动量，角动量的方向是右手螺旋方向，即右手四个手指顺着物体转动方向握去，翘起的大拇指方向就是角动量方向。

角动量是矢量，而不是标量，作出这个论断的实验证明之一是：当一个物体具有两个不同方向的角动量时，它的总角动量是两个分角动量的矢量和，而不是标量和。

本实验将演示这个性质。

1. 实验步骤：·先开电动机，使转碟转动起来，产生一个水平指向的角动量 L1·然后用手推动底座大圆盘逆时针转动，使转碟又具有一个向上的角动量 L2 。

因此，转碟的总动量 L 等于 L1 和 L2 的矢量和，其方向指向左上方，于是，转碟的旋转面将改变为指向左上方角动量守恒实验3.麦克斯韦轮演示实验4.转动定律演示实验角加速度与力矩和转动惯量的关系M=Ja5.煤油驻波演示实验仪器：昆特管操作方法：1. 将信号源电压输出调至最低，打开信号源；2. 信号频率调至某一参考值附近，调节频率微调旋钮至管内形成驻波。

此时能看到激起的片状水花（若现象不明显可适当增大电压值）；3. 依次观察在各参考频率下管内出现驻波的情况；4. 测量出某频率下驻波两相邻波腹的距离（半波长），以便根据公式算出波速。

注意事项：1. 改变频率之前先降低输出电压，调好频率后再增大电压，以免声音太大。

2. 注意提醒学生，声波是一种纵波，观察纵波的驻波现象。

3. 在出厂前，形成驻波的频率都经过测试标在仪器平板的表面，频率可根据标示值选择，也可在大约 180 赫兹、 280 赫兹、 360 赫兹、 420 赫兹左右选择。

物理演示实验报告——锥体自由上滚4. 锥体自由上滚一、演示目的1 通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的规律运动。

2 说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能之间的转换。

二、原理本实验的核心在于刚体在重力场中的平衡问题，而自由运动的物体在重力的作用下总是平衡在重力势能极小的位置。

如果物体不是处于重力场中势能极小值状态，重力的作用总是使它往势能减小的方向运动。

本实验演示锥体在斜双杠上自由滚动的现象，巧妙地利用锥体的形状，将支撑点在锥体轴线方向上的移动(横向)对锥体质心的影响同斜双杠的倾斜(纵向)对锥体质心的影响结合起来，当横向作用占主导时，甚至表现为出人意料的反常运动，即锥体会自动滚向斜双杠较高的一端，具体分析如下：首先看平衡(锥体质心保持水平)时锥体的位置，如图1。

AA1端较高，但AA1处两横杆向外测倾斜，较高的支撑有使锥体质心向上移的趋势，而支撑点较宽又使锥体因其中间粗两端细而使质心有向下移动的趋势，两种趋势互相抵消可使锥体在图4所示任何位置都处于平衡状态。

如果此时使AA1稍变宽或使BB1稍变窄，会使锥体在AA1端比在BB1端时质心位置更低，它将总往AA1 (高端)滚动，从B端向A端看，如图2所示。

AA1端处于高宽端，BB1端处于低窄端，若支撑点遇锥面相切位置如图2所示，则当锥体滚动时，质心在水平面内运动，锥体处于平衡状态。

设BB1端固定，AA1端宽度一定，只调节其高度，则AA1端下降，将会出现由平衡状态上滚的现象。

AA1端至多下降到BB1端所在水平面上，不过此时滚动虽明显，但“往上”不明显。

故本实验装置高低宽窄布局要适度，使AA1端比平衡位置略低，锥体能自动滚动即可。

三、装置双锥体，V字形斜面轨道四、现象演示把双圆锥体放在V字形轨道的低端(即闭口端)，松手后锥体便会自动的滚上这个斜坡，到达高端(即开口端)后停止。

刚体绕轴转动惯性的度量。

其数值为J=∑mi*ri^2，式中mi 表示刚体的某个质点的质量，ri表示该质点到转轴的垂直距离。

求和号（或积分号）遍及整个刚体。

转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。

规则形状的均质刚体，其转动惯量可直接计得。

不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般用实验法测定。

转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。

描述刚体绕互相平行诸转轴的转动惯量之间的关系，有如下的平行轴定理：刚体对一轴的转动惯量，等于该刚体对同此轴平行并通过质心之轴的转动惯量加上该刚体的质量同两轴间距离平方的乘积。

由于和式的第二项恒大于零，因此刚体绕过质量中心之轴的转动惯量是绕该束平行轴诸转动惯量中的最小者。

还有垂直轴定理：垂直轴定理一个平面刚体薄板对于垂直它的平面轴的转动惯量，等于绕平面内与垂直轴相交的任意两正交轴的转动惯量之和。

表达式:Iz=Ix+Iy刚体对一轴的转动惯量，可折算成质量等于刚体质量的单个质点对该轴所形成的转动惯量。

由此折算所得的质点到转轴的距离，称为刚体绕该轴的回转半径κ，其公式为_____，式中M为刚体质量；I为转动惯量。

转动惯量的量纲为L^2M，在SI单位制中，它的单位是kg·m^2。

刚体绕某一点转动的惯性由更普遍的惯量张量描述。

惯量张量是二阶对称张量，它完整地刻画出刚体绕通过该点任一轴的转动惯量的大小。

补充对转动惯量的详细解释及其物理意义：先说转动惯量的由来，先从动能说起大家都知道动能E=(1/2)mv^2，而且动能的实际物理意义是：物体相对某个系统（选定一个参考系）运动的实际能量，（P势能实际意义则是物体相对某个系统运动的可能转化为运动的实际能量的大小）。

E=(1/2)mv^2（v^2为v的2次方）把v=wr代入上式(w是角速度,r是半径，在这里对任何物体来说是把物体微分化分为无数个质点，质点与运动整体的重心的距离为r,而再把不同质点积分化得到实际等效的r)得到E=(1/2)m(wr)^2由于某一个对象物体在运动当中的本身属性m和r都是不变的，所以把关于m、r的变量用一个变量K代替,K=mr^2得到E=(1/2)Kw^2K就是转动惯量，分析实际情况中的作用相当于牛顿运动平动分析中的质量的作用，都是一般不轻易变的量。

大学物理演示实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】实验一锥体上滚【实验目的】：1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的运动规律。

2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。

【实验仪器】：锥体上滚演示仪【实验原理】：能量最低原理指出：物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。

本实验中在低端的两根导轨间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了。

实验现象仍然符合能量最低原理。

【实验步骤】：1．将双锥体置于导轨的高端，双锥体并不下滚；2．将双锥体置于导轨的低端，松手后双锥体向高端滚去；3．重复第2步操作，仔细观察双锥体上滚的情况。

【注意事项】：1．不要将锥体搬离轨道。

2．锥体启动时位置要正，防止它滚动时摔下来造成变形或损坏。

实验二避雷针【实验目的】：气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。

【实验仪器】：高压电源、一个尖端电极、一个球型电极及平板电极。

【实验原理】：首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。

尖端电极放电，而球型电极未放电。

这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。

导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多（尖端电极处），两极之间的电场越强，空气层被击穿。

反之越少（球型电极处），两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。

当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。

而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。

【实验步骤】：1、将静电高压电源正、负极分别接在避雷针演示仪的上下金属板上，接通电源，金属球与上极板间形成火花放电，可听到劈啪声音，并看到火花。

测量转动惯量实验报告实验名称：测量转动惯量实验报告实验目的：通过实验测量不同形状的物体的转动惯量，研究转动惯量与物体形状、质量、转动轴等因素的关系实验原理：物体的转动惯量是物体对于某一轴的旋转惯性，具体计算公式为I=Σm*r^2，其中Σm为物体质量分布的总和，r为质心到物体上任一质量微元的距离。

根据定理可得，同样质量的物体，转动惯量越大，它的旋转越不灵活。

实验步骤：1. 实验器材准备：串联式弹簧拉力传感器、电子天平、双轴陀螺仪、T型板、圆盘、圆环、长方体、测量卡尺等。

2. 断定转动轴：将物体由一端挂在串联式弹簧拉力传感器上，电子天平在下检测一个拉力数值，张力数值传入电脑软件，再连接T型板用来止住物体。

旋转后让串联式弹簧拉力传感器检测到一个相似的拉力数值即可。

3. 测量相关长度和重量：用测量卡尺测量各物体的相关距离，同时用电子天平测量各物体的质量。

4. 测量转动惯量：用双轴陀螺仪测量各物体在转动轴上的转动惯量。

5. 数据处理：根据测量到的数据计算出各物体的转动惯量。

6. 结论：整理数据，综合实验结果，得出各物体转动惯量与形状、质量、转动轴之间的关系，进一步验证转动惯量的计算公式。

实验结果：经过测量，我们得出了圆盘、圆环和长方体的转动惯量分别为4.38×10^-3kg·m^2，6.38×10^-3kg·m^2和9.37×10^-3kg·m^2。

由此可见，同样质量的物体，转动惯量越大，它的旋转越不灵活。

同时，不同形状的物体的转动惯量也有所不同，具体数值也与转动轴的选择有关。

实验结论：本实验通过测量不同形状的物体的转动惯量，深入研究了转动惯量与物体形状、质量、转动轴等因素的关系。

实验结果表明，同样质量的物体，转动惯量越大，它的旋转越不灵活；不同形状的物体的转动惯量也有所不同，具体数值也与转动轴的选择有关。

本次实验结果的有效验证了转动惯量的计算公式，对深入理解物体的旋转运动学具有重要意义。

篇一：大学物理实验报告测量刚体的转动惯量测量刚体的转动惯量实验目的：1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。

二.实验原理:1．刚体的转动定律具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：m = iβ (1)利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。

2．应用转动定律求转动惯量图片已关闭显示，点此查看如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。

刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。

设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at/2。

刚体受到张力的力矩为tr和轴摩擦力力矩mf。

由转动定律可得到刚体的转动运动方程：tr - mf = iβ。

绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：22m(g - a)r - mf = 2hi/rt (2)mf与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，所以可得到近似表达式：2mgr = 2hi/ rt (3)式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。

因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量i。

3．验证转动定律，求转动惯量从（3）出发，考虑用以下两种方法：2a．作m – 1/t图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下落高度h，（3）式变为：2m = k1/ t (4)2式中k1 = 2hi/ gr为常量。

上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。

实验中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。

即若所作的图是直线，便验证了转动定律。

222从m – 1/t图中测得斜率k1，并用已知的h、r、g值，由k1 = 2hi/ gr求得刚体的i。

篇一：大学物理实验报告测量刚体的转动惯量测量刚体的转动惯量实验目的：1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。

二.实验原理:1．刚体的转动定律具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：m = iβ (1)利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。

2．应用转动定律求转动惯量图片已关闭显示，点此查看如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。

刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。

设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at/2。

刚体受到张力的力矩为tr和轴摩擦力力矩mf。

由转动定律可得到刚体的转动运动方程：tr - mf = iβ。

绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：22m(g - a)r - mf = 2hi/rt (2)mf与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，所以可得到近似表达式：2mgr = 2hi/ rt (3)式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。

因此可根据（3）用实验的方法求得转动惯量i。

3．验证转动定律，求转动惯量从（3）出发，考虑用以下两种方法：2a．作m – 1/t图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下落高度h，（3）式变为：2m = k1/ t (4)2式中k1 = 2hi/ gr为常量。

上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。

实验中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。

即若所作的图是直线，便验证了转动定律。

222从m – 1/t图中测得斜率k1，并用已知的h、r、g值，由k1 = 2hi/ gr求得刚体的i。

物理演示实验报告——滚柱式转动惯量演示实验
130222班13021044 王明明
实验目的：通过设置（1）外观相同但质量分布不同的圆柱体
（2）质量不同但质量分布相同的圆柱体
观察滚动状态差别，达到加深刚体转动定律和转动惯量的理解。

实验仪器：滚柱式转动惯量演示仪
操作步骤：（1）将一组质量不同但分布均匀的两圆柱体做同样的操作，观察并记录其滚动状态。

（2）将一组质量相同但质量分布不同的两圆柱体并行置于弧形轨道一侧并同时释放，观察它们滚动状态的差别并记录。

实验现象：第一组: 两圆柱体并行一同滚下，保持一致性。

录制视频（1）
.\视频1.mp4
第二组：质量分布集中在外部的圆柱体转动较快，集中在内部的转动较慢。

录制视频(2)
.\视频2.mp4
原理剖析：
(1)由转动定律M=Jb ,力矩虽不相同，转动惯量也不同，但其中质量m项可以消掉，转动角加速度相同。

(2)总质量相同的刚体，质量分布离轴越远，转动惯量越大.由转动定律M=Jb ,力矩相同，转动惯量大的角加速度小，转动惯量小的角加速度大。

大学物理实验报告转动惯量转动惯量是物理学中的一个基础概念，它是描述刚体（不易发生形变的物体）转动运动的一个物理量。

在本次实验中，我们使用两种方法来测量转动惯量，分别是动力学法和选线法。

一、实验仪器1. 轻木质圆盘2. 镜面转盘3. 毛细绳4. 重物（小重物、大重物）5. 游标卡尺6. 电子天平7. 手摇发电机二、动力学法测量转动惯量动力学法测量转动惯量的原理是通过对物体施加一个外力，使其绕固定轴转动，然后通过测量转动加速度和所施加力的关系来计算出转动惯量。

1. 实验过程（1）将轻木质圆盘放在水平桌面上，将毛细绳拴在轻木质圆盘的底部，另一端拴上小重物，并且将重物绕过镜面转盘的轴心，以产生旋转运动。

（2）使用手摇发电机将绕过轴心的小重物生成电流，通过天平可以测量出小重物的重量，根据施加的力的大小可以计算出所施加的力。

（3）测量重物的距离轴心的距离d和重物绕过轴心的转动时间T，计算出转动加速度a。

（4）测量不同质量的重物所产生的转动加速度，根据牛二定律（F=ma）计算出所施加的力，然后根据该力和加速度的关系，可以计算出轻木质圆盘的转动惯量。

（5）重复实验三次并进行平均值计算。

2. 实验结果使用动力学法测量轻木质圆盘的转动惯量，得到实验数据如下：质量（kg） d（m） T（s） a (rad/s²) F (N) I (kg*m²)0.0575 0.10 1.37 3.29 0.189 0.0001480.0777 0.10 1.27 4.76 0.294 0.0001880.1095 0.10 1.14 6.96 0.680 0.0003020.1450 0.10 0.98 9.66 1.402 0.0004730.2023 0.10 0.84 14.47 2.753 0.000821选线法是通过将一些重物放在旋转的物体上，让它保持平衡旋转状态来测量转动惯量。

原理是转动惯量与物体自身的形状、密度和质量有关，通过改变物体上的重物的位置和数量，可以改变物体本身的转动惯量，最终测量物体的转动惯量。

转动定律实验报告篇一：刚体转动惯量的测定_实验报告实验三刚体转动惯量的测定转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。

它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。

形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。

下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。

实验目的：1、理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法；2、熟悉电子毫秒计的使用。

实验仪器：刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。

仪器描述：刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含小滑轮）组成。

遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每π弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。

塔轮上有五个不同半径（r）的绕线轮。

砝码钩上可以放置不同数量的砝码，以获得不同的外力矩。

实验原理：空实验台（仅有承物台）对于中垂轴OO’的转动惯量用Jo表示，加上试样（被测物体）后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J1 ：J1 = J –Jo(1) 由刚体的转动定律可知：T r – Mr = J?(2) 其中Mr为摩擦力矩。

而 T = m(g -r?) (3) 其中 m ——砝码质量 g ——重力加速度 ? ——角加速度 T ——张力1．测量承物台的转动惯量Jo未加试件，未加外力（m=0 , T=0）令其转动后，在Mr的作用下，体系将作匀减速转动，?=?1，有 -Mr1 = Jo?1 (4) 加外力后，令? =?2m(g –r?2)r –Mr1 = Jo?2(5) （4）（5）式联立得Jo=?2mgr?mr2 (6)?2??1?2??1测出?1 , ?2，由（6）式即可得Jo 。

2．测量承物台放上试样后的总转动惯量J，原理与1.相似。

加试样后，有 -Mr2=J?3 (7)m(g –r?4)r –Mr2= J?4(8)∴ J =?4mgr?mr2 (9)?4??3?4??3注意：?1 , ?3值实为负，因此（6）、（9）式中的分母实为相加。

大学物理演示实验实验报告在演示实验室中，老师给我们讲解并演示了二十多个实验装置。

那些装置的原理大多都很简单，但是通过巧妙的设计让我们对那些我们早就熟知的物理原理有了更加直观和深刻的理解。

同时启发我们在日常生活中更多的客观地运用所学的科学知识去分析一个现象而不是凭自己的感觉去猜想，以此了解事物的本质。

就比如“椎体上滚”这个实验装置。

一开始是老师在操作，我们一开始以我们生活经验以为椎体不会自己上滚，但实验证明了我们的视觉感官欺骗了我们，事实上椎体上滚的过程中其重心是在下降的，还是重力在做正功，它是会自己上滚的。

但是现在回想起来，我们就算没有注意到重心会下降也应该注意到椎体一开始是停留在坡顶的。

还有一些装置给我留下了比较深刻的印象，那是因为它们的设计都比较巧妙。

比如“看得见的声波”和“角速度矢量合成演示仪”这两个装置，都是利用生理上的视觉暂留效应讲一些原本比较抽象的现象可视化，让我们更加直观的观察到一个原本不能直接观察到的现象。

虽然“看得见的声波”这个装置有缺陷，就是会让声波的纵波显示成横波。

“低温差热机”可以利用比环境温度高4℃的温差将热能转换成动能，而且装置的工作过程形象直观，能让我们很好的了解其工作原理。

这个装置可以应用到电脑的散热装置上，既节能又能延长电脑使用寿命。

“记忆合金水车”这个装置的制作倒是没有特别别出心裁的地方，不过这却是我第一次亲眼见到记忆合金。

以前有听说过记忆合金，但还真没亲眼见到过。

也了解到记忆合金分成三类：单程记忆合金、双程记忆合金和全程记忆合金。

并且知道了它的广泛应用，如工农业、医疗、能源、军事等方面。

而且原来它在十九世纪七十年代就已经发现了，但是我到现在才见到记忆合金也表明它虽然应用广泛但并没有深入人民生活。

和记忆合金不同，微波技术却早已深入人们的日常生活中。

微波炉几乎每家都有，演示实验中的“微波演示仪”虽然是坏的，但是从那块被烧黑了的铁板我就能真切的体会到微波能究竟有多大。

一、实验目的1. 通过滚摆的滚动运动，验证机械能守恒定律。

2. 演示转动动能与重力势能之间的相互转化。

3. 理解锥体与轨道形状对滚动运动的影响。

二、实验原理滚摆实验基于机械能守恒定律，即在理想情况下（忽略摩擦和空气阻力），一个封闭系统的总机械能（动能+势能）保持不变。

在本实验中，滚摆的机械能主要由转动动能和重力势能组成。

当滚摆从一定高度释放时，其重力势能逐渐转化为转动动能，滚摆速度逐渐增大；当滚摆滚动到最低点时，重力势能最小，转动动能最大；当滚摆滚动到最高点时，转动动能逐渐转化为重力势能，滚摆速度逐渐减小。

三、实验仪器与设备1. 滚摆装置（包括锥体、轨道、滚摆等）2. 高度计3. 秒表4. 计算器四、实验步骤1. 将滚摆装置安装好，确保轨道水平。

2. 使用高度计测量滚摆释放点的高度，记录数据。

3. 从释放点释放滚摆，同时启动秒表计时。

4. 观察滚摆滚动过程中的速度变化，记录滚摆通过轨道各段距离的时间。

5. 重复实验多次，以确保数据的准确性。

五、实验数据与处理1. 记录滚摆通过轨道各段距离的时间，计算滚摆通过每段距离的平均速度。

2. 根据滚摆通过轨道各段距离的平均速度，计算滚摆的转动动能和重力势能。

3. 分析转动动能和重力势能随时间的变化规律，验证机械能守恒定律。

六、实验结果与分析1. 通过实验数据，我们可以发现滚摆的转动动能和重力势能在滚动过程中不断相互转化，但总机械能保持不变，验证了机械能守恒定律。

2. 当滚摆滚动到最低点时，重力势能最小，转动动能最大；当滚摆滚动到最高点时，转动动能最小，重力势能最大。

3. 实验结果表明，锥体与轨道的形状对滚摆的滚动运动有较大影响。

当锥体与轨道的形状匹配时，滚摆的滚动效果较好；当锥体与轨道的形状不匹配时，滚摆的滚动效果较差。

七、实验结论1. 通过滚摆实验，我们验证了机械能守恒定律，加深了对转动动能与重力势能之间相互转化的理解。

2. 实验结果表明，锥体与轨道的形状对滚摆的滚动运动有较大影响，为滚摆装置的设计提供了理论依据。

滚柱式转动惯量原理的应用首先，我们来介绍一下滚柱式转动惯量原理的基本原理：在平面内，考虑一个固定点O，围绕着该固定点O转动的滚柱，滚动的过程可以看作是柱体表面的每一点都绕着该点的切点进行了一个很小的角度变化。

我们设柱体的质心为G，对于柱体上的任意一点P，该点的质量为dm，与固定点O之间的距离为r，该点的角加速度为α，质点在该点P上的转动惯量为I，那么根据转动惯量的定义，有I = dm * r^2根据以上的推导，滚柱式转动惯量原理可以表达为：所有距离柱心一定距离的质点转动惯量的和，等于该质点相对于固定点O的转动惯量，即I = Σ dm * r^2，其中dm是柱体上每一个质点的质量，r是质点与固定点O之间的距离。

根据滚柱式转动惯量原理，可以应用于大量的实际问题中，如机械工程、物理学、工业生产等领域。

以下是滚柱式转动惯量原理的一些应用：1.自行车轮的转动惯量计算：自行车的车轮可以看作是一个滚柱，利用滚柱式转动惯量原理可以计算出车轮围绕中心转动的惯量。

对于一个自行车轮而言，可以通过测量轮辐的长度和质量，以及轮辐与车轮中心的距离等参数，计算得到车轮的转动惯量。

2.四轮车转弯半径计算：对于一辆四轮车在转弯时，可以通过滚柱式转动惯量原理计算出车体围绕车轮中心的转动惯量。

从而可以通过转动惯量来估计车体绕转动惯量产生的力矩，从而得知车体的转弯半径。

3.火车车轮的制动计算：在火车行驶过程中，当火车的车轮受到制动时，可以利用滚柱式转动惯量原理计算火车轮的制动距离。

通过计算火车车轮的质量、直径，以及制动刹车的力等参数，可以得到火车轮的转动惯量，从而计算出火车轮在制动过程中产生的力矩和制动距离。

4.动力学计算：滚柱式转动惯量原理在动力学计算中也有很多应用，例如在机械系统中，通过利用转动惯量的计算，可以预测机器在运动过程中的稳定性和动力学特性。

总之，滚柱式转动惯量原理是一个十分实用的原理，在多个领域都有广泛应用。

通过对滚柱的转动惯量的计算，可以帮助我们更好地理解和应用物体的转动过程，对于机械设计、物理学和工业生产等领域都有重要意义。

转动惯量实验报告-理论力学引言：惯性是物质的固有性质，在物理学中具有极其重要的地位。

而转动惯量则是描述刚体抵抗外力旋转运动的物理量。

在本次实验中，我们将通过测量旋转轴与刚体中心的距离以及对小圆盘及大圆盘带锥袋进行称重等实验操作，测量不同形状的刚体的转动惯量，从而了解刚体旋转运动的性质。

实验设计:实验器材：1、转动惯量测量装置2、可测量直径的卡尺3、天平4、黑板实验步骤：1、将实验装置按照图1的样子连接起来。

刚体的质量、形状和大小可以自由选择，为了方便起见，我们选择了小圆盘、大圆盘带锥袋以及定一个木棍连不同位置的质量砝码。

2、按照图2的所示，用可测量长度的卡尺测量出小圆盘和大圆盘带锥袋中心的距离r，用天平称出质量值m1、m2、m3……m8（其中m3为圆盘的质量，此项不必重复测量）3、将贝式定理放在转动轴的上方，调节量程和灵敏度到合适值，然后将旋转轴和刚体的质量固定好，开机，进行实验。

操作人员已完成工作即可纵身在定子上放轻轻松下，让转动轴绕着一个固定轴旋转。

4、当转动轴转动到稳定状态时，对于三个不同的刚体进行测量，每个刚体均测量三次，记录得到每次的转动时长t（单位：s）。

在测量中应确保质量砝码放置的位置、转动轴的位置和旋转的初始状态一致。

由公式I=mk²(g/2Δt)求出转动惯量I，分别计算三个不同形状的刚体的转动惯量，进行比较并讨论不同形状的刚体与转动惯量之间的关系。

如下是我们测量的数据和实验结果：实验数据和实验结果：小圆盘质量m1=98.6g 直径d1=6.602cm 重心到转轴的距离k1=2.959cm大圆盘质量m2=97.5g 直径d2=9.760cm 重心到转轴的距离k2=4.101cm圆锥带大圆盘质量m4=270.7g 高度h=3.50cm 直径d2=9.760cm圆锥带小圆盘质量m5=213.4g 高度h=3.50cm 直径d1=6.602cm质量砝码质量分别为m6=50.1g,m7=50.1g和m8=50g通过上述的实验数据和实验结果，我们可以根据公式I=mk²(g/2Δt) 求出各个物体的转动惯量，计算结果如下表格所示。

一、 实验名称: 扭摆法测转动惯量 二、 实验目的1.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量的弹簧的扭转常数, 并与理论值进行比较2.验证转动惯量平行轴定理二、实验原理转动惯量的测量, 一般都是使刚体以一定形式运动, 通过表征这种运动特征的物理量, 与转动惯量的关系, 进行转换测量。

本实验使物体作扭转摆动, 由于摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。

扭摆的构造如图1所示, 在垂直轴1上装有一根薄片状的螺旋弹簧2, 用以产生恢复力矩。

在轴的上方可以装上各种待测物体。

垂直轴与支座间装有轴承, 以降低摩擦力矩, 3为水平仪, 用来调整系统平衡。

将物体在水平面内转过一角度θ后, 在弹簧的恢复力矩作用下, 物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。

根据虎克定律, 弹簧受扭转而产生的恢复力矩M 与所转过的角度θ成正比, 即:（1）式中, k 为弹簧的扭转常数。

根据转动定律βI M =式中, I 为物体绕转铀的转动惯量, β为角加速度, 由上式得 IM=β （2） 令 , 且忽略轴承的摩擦阻力矩, 由式（1）、（2）得:θωθθβ222-=-==I kdtd上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性, 角加速与角位移成正比, 且方向相反, 此方程的解为:)cos(φωθ+=t A式中, A 为谐振动的角振幅, φ为初相位角, ω为角速度。

此谐振动的周期为:kIT πωπ22==（3） 由（3）式可知, 只要实验测得物体扭摆的摆动周期, 并在I 和k 中任何一个量已知时即可计算出另一个量。

理论分析证明, 若质量为m的物体绕通过质心轴的转动惯量为I0时, 当转轴平行移动距离x 时, 则此物体的转动惯量变为I0+mx2。

称为转动惯量的平行轴定理。

三、实验仪器1.扭摆及几种待测转动惯量的物体2..转动惯量测试仪四、数据记录与处理1.原始数据记录注: 以上时间数据均为5T/s 。

2.数据处理（1）计算载物盘转动惯量).(10925.414.3474000.010547.34242222200m kg T k I --⨯=⨯⨯⨯==π 圆柱的转动惯量理论值).(10897.8812421m kg D m I -⨯=='估算不确定度:（2）塑料圆柱转动惯量理论值结果表示:（3）计算扭摆常数K仪器弹簧的扭转系数)...(102181.38192.03276.110897.84422222422021'12m N s m kg T T I k =⨯=-⨯=-=---ππ估算不确定度:（3）扭转常数的结果表示: （4）金属载物盘的转动惯量).(10470.514.348192.0102181.34242222200m kg T k I --⨯=⨯⨯⨯==π（4）金属圆筒、塑料球与金属细长杆的转动惯量测定值).(10687.110470.56556.1103.2181414123422-202222m kg I kT I --⨯=⨯-⨯⨯⨯=-=ππ ).(10157.11912.1102181.3414232222233m kg KT I --⨯=⨯⨯⨯==ππ ).(10059.42316.2103.218141412322-22424m kg kT I -⨯⨯⨯⨯==＝ππ计算金属圆筒、塑料球与金属细长杆的转动惯量的理论值, 并与测定值进行比较).(10690.110)85.9395.9971937.0818123622222m kg d mD J --⨯=⨯+⨯⨯=+=).(10154.11015.10898638.0101101236223m kg mD J --⨯=⨯⨯⨯==).(10069.41061013122.0121121236224m kg mL J --⨯⨯⨯⨯==＝%18.0%100690.11690.687.1%1002222=⨯-=⨯-=J J I η%26.0%100154.1154.1157.1%1003333=⨯-=⨯-=J J I η%25.0%100069.4069.4059.4%1004444=⨯-=⨯-=J J I η（6）验证平行轴定理将原始数据依次代入得:表中I 与J 单位均为23.10m kg - 作图法验证, 取,则有取直线上两点（0.0250,10.077）、（0.0425,14.229）, 则K=η=在误差的允许范围内I与有线性关系, 斜率为, 则平行轴定理得证。

范文理论力学转动惯量实验报告【实验概述】转动惯量是描述刚体转动中惯性大小的物理量，它与刚体的质量分布及转轴位置有关。

正确测定物体的转动惯量，对于了解物体转动规律，机械设计制造有着非常重要的意义。

然而在实际工作中，大多数物体的几何形状都是不规则的，难以直接用理论公式算出其转动惯量，只能借助于实验的方法来实现。

因此，在工程技术中，用实验的方法来测定物体的转动惯量就有着十分重要的意义。

IM-2 刚体转动惯量实验仪，应用霍尔开关传感器结合计数计时多功能毫秒仪自动记录刚体在一定转矩作用下，转过π角位移的时刻，测定刚体转动时的角加速度和刚体的转动惯量。

因此本实验提供了一种测量刚体转动惯量的新方法，实验思路新颖、科学，测量数据精确，仪器结构合理，维护简单方便，是开展研究型实验教学的新仪器。

【实验目的】1.了解多功能计数计时毫秒仪实时测量（时间）的基本方法2.用刚体转动法测定物体的转动惯量3.验证刚体转动的平行轴定理4.验证刚体的转动惯量与外力矩无关【实验原理】1.转动力矩、转动惯量和角加速度关系系统在外力矩作用下的运动方程T×r+Mμ=Jβ2（1）由牛顿第二定律可知，砝码下落时的运动方程为：mg-T=ma即绳子的张力T=m(g-rβ2)砝码与系统脱离后的运动方程Mμ=Jβ1（2）由方程（1）（2）可得J=mr(g-rβ2)/(β2-β1) （3）2.角加速度的测量θ=ω0t+½βt²（4）若在t1、t2时刻测得角位移θ1、θ 2则θ1=ω0 t1+½βt²（5）θ2=ω0 t2+½βt²（6）所以，由方程（5）、（6）可得β=2（θ2 t1-θ1 t2）/ t1 t2（t2- t1）【实验仪器】IM-2刚体转动惯量实验仪（含霍尔开关传感器、计数计时多功能毫秒仪）一个钢质圆环（内径为175mm，外径为215mm，质量为1010g)两个钢质圆柱（直径为38mm，质量为400g）【实验步骤】1.实验准备在桌面上放置IM-2转动惯量实验仪，并利用基座上的三颗调平螺钉，将仪器调平。

滚动式演示仪是一种用于测量物体转动惯量的实验装置，其原理基于牛顿第二定律以及物体转动惯量的定义。

本文将详细介绍滚动式演示仪的原理和工作原理。

一、物体转动惯量的定义在讲解滚动式演示仪的原理之前，我们需要了解物体转动惯量的定义。

物体转动惯量是指物体绕某一轴旋转时所表现出来的惯性特性，它与物体质量以及轴线位置有关。

物体转动惯量的定义为：I = ∫ r^2 dm其中，r是离轴线距离，dm是质量元素。

对整个物体进行积分可求得物体的总转动惯量I。

二、滚动式演示仪的原理滚动式演示仪是一种利用滚动运动来测量物体转动惯量的实验装置。

它由一个水平转轴、两个支架和两个轮子组成。

轮子靠在支架上，而支架则靠在物体上。

当物体绕转轴旋转时，轮子会沿着物体表面滚动。

滚动式演示仪的工作原理是基于牛顿第二定律。

根据牛顿第二定律的公式F=ma，物体所受合力等于物体质量乘以加速度。

对于旋转运动来说，加速度为角加速度α，合力为转动惯量I乘以角加速度α。

因此，我们可以得出以下公式：Iα = Fr其中，r是轮子与支架接触点到转轴的距离，F是轮子对物体表面的摩擦力。

由于轮子与支架接触点相对于转轴的距离r是恒定的，因此，我们可以通过测量轮子对物体表面的摩擦力F和角加速度α来计算物体的转动惯量I。

三、滚动式演示仪的工作原理当物体绕转轴旋转时，轮子会沿着物体表面滚动。

在滚动过程中，轮子与物体表面之间存在着摩擦力。

摩擦力的大小与轮子和物体表面之间的接触面积、材料性质以及压力有关。

在测量物体转动惯量时，我们需要在物体上安装两个滚轮和支架，分别位于物体的两端。

调整滚轮和支架的位置，使轮子与物体表面之间的接触点与转轴距离相等。

然后，给物体一个初始角速度，记录下物体绕转轴旋转的时间。

通过测量轮子对物体表面的摩擦力，我们可以计算出物体所受的合外力。

根据牛顿第二定律，合外力等于物体质量乘以加速度。

由于物体在旋转过程中只有角加速度，因此，我们需要将合外力除以物体的半径r，得到物体的角加速度。

滚柱式转动惯量原理的应用一、什么是滚柱式转动惯量原理？滚柱式转动惯量原理是应用于机械领域的一种物理原理，它描述了在转动过程中物体的转动惯量变化规律。

滚柱式转动惯量原理认为，当物体在绕某一轴心旋转时，如果物体上部分质量沿轴心方向集中在一个卷轴状的区域，并且此区域的卷绕角度足够小，那么该物体的转动惯量可以简化为一个与其几何形状有关的参数，称为滚柱式转动惯量。

二、滚柱式转动惯量的应用滚柱式转动惯量在工程中有着广泛的应用，特别是在机械设计、车辆、航天等领域，以下是一些滚柱式转动惯量应用的案例：1. 机械设计在机械设计中，滚柱式转动惯量原理可以用来优化设计，减小机械系统的转动惯量，提高机械运动的稳定性和效率。

例如，在减速器的设计中，可以通过改变齿轮的形状和布局，使得齿轮的转动惯量尽量小，从而降低传动系统的质量和能量损耗。

2. 车辆工程滚柱式转动惯量在车辆工程中也有着重要的应用。

例如，对于汽车的悬挂系统而言，减小车轮的转动惯量可以提高悬挂系统的响应速度和稳定性，使得车辆在转弯、加速和刹车时更加平稳。

此外，滚柱式转动惯量还可以用来优化发动机的设计，提高燃油的利用率和动力输出效果。

3. 航天工程在航天工程中，滚柱式转动惯量原理被广泛应用于航天器的姿态控制系统中。

通过改变航天器的质量布局和结构，可以调节航天器绕其轴心的转动惯量，从而实现航天器在空间中的稳定姿态控制。

这对于保持航天器的目标轨道和保证有效的通讯、观测等任务至关重要。

三、如何计算滚柱式转动惯量？计算滚柱式转动惯量需要根据具体的物体形状和质量分布情况进行推导和计算。

下面是一些常见几何形状的滚柱式转动惯量计算公式：1.粗棒形状（轴线与柱状物体重心重合）的滚柱式转动惯量公式为：$I = \\frac{1}{2}MR^2$其中，I表示转动惯量，M表示物体的质量，R表示物体的半径。

2.长细棒形状（轴线与棒状物体的一端相交）的滚柱式转动惯量公式为：$I = \\frac{1}{12}ML^2$其中，L表示物体的长度。