刚体转动实验报告.docx

实验名称：刚体转动惯量实验（试做）姓 名 学 号 班 级桌 号实验地点： 第一实验楼511室实验日期 20 年 月 日 时 段当外力为m gr时，m2gr-Mμ=Iβ。

2重复五次。

(2) 测空载时转动惯量I03232121101155.9330.0161.1105.2101005.56)(---⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯=--=ββgr m m I kg m 2I I I x =-0= (9.1155-2.2720 ) ×10-3kg m 2 =6.84×10-3kg m 2220I I I u u u x +==09.0034.008.022=+( ×10-3 kg m 2 ) E= 0.09/6.84=1.3%斜率 k = 斜率 k = I= I=六、预习题1.什么是物体的转动惯量？它和哪些因素有关？刚体转动惯量是物体转动的属性，它与刚体的总质量、质量分布以及转轴有关。

2.在推导式 βμI M mgr =- 时，忽略了哪些条件，并做了怎样的近似？绕绳的定滑轮质量及其摩擦力、绳的质量、绳的伸长量、卡住砝码的钢丝及其下落的加速度。

做的近似：由T-mg=-ma →T= mg- ma →a g <<，g a g -≈则绳的张力矩：Tr=(mg-ma)r ≈mgr七、作业题本实验由于近似a g <<，g a g -≈，使得测量结果偏大还是偏小？在作图法中，若ω00=不满足，使得I 值偏大还是偏小？由于m(g-a)r- M μ=I β（β是确定的），近似为：mgr-M μ=I β。

→ 导致I=[m(g-a)r- M μ]/ β→I=[mgr- M μ]/ β，因此，会是转动惯量的测量值偏大！当00≠ω时，由于，θ=ω0t+1/2βt 2（β当系统所受合外力确定时其是恒定的） 故实际测量的转动角θ比计算的角度偏大 ， 根据公式求的：θ2kgrI =结果偏小！。

刚体转动惯量的测定实验报告一、实验目的1、学习用三线摆法测定刚体的转动惯量。

2、加深对转动惯量概念的理解。

3、掌握用游标卡尺和秒表等仪器的使用方法。

二、实验原理三线摆是由三根等长的悬线将一水平圆盘悬挂在一个固定的支架上构成的。

当圆盘绕中心轴 OO' 作扭转摆动时，圆盘的运动可以看作是圆盘绕通过其重心且垂直于盘面的轴线的转动和平动的合成。

设圆盘的质量为 m，半径为 R，对于通过其重心且垂直于盘面的轴线的转动惯量为Ic。

当圆盘扭转一个小角度θ 时，圆盘的势能变化为：ΔEp ＝ mgh其中，h 为圆盘重心上升的高度。

由于θ 很小，所以可以近似认为：h ≈ Rθ²根据能量守恒定律，圆盘的势能变化等于其动能的变化，即：ΔEp ＝1/2 Iω²其中，ω 为圆盘的角速度。

又因为圆盘的摆动周期为 T，所以ω ＝2π/T。

联立上述式子可得：Ic ＝（mgR²T²) ／（4π²h)实验中通过测量圆盘的质量 m、半径 R、摆动周期 T 以及圆盘扭转角度θ 对应的重心上升高度 h，即可计算出圆盘对于通过其重心且垂直于盘面的轴线的转动惯量 Ic。

三、实验仪器三线摆、游标卡尺、米尺、秒表、待测刚体（圆环、圆柱等）、托盘天平。

四、实验步骤1、用托盘天平测量圆盘和待测刚体的质量。

2、用游标卡尺测量圆盘和待测刚体的直径，分别测量多次，取平均值。

3、调整三线摆的悬线长度，使上下圆盘之间的距离约为 50cm 左右。

4、轻轻转动上圆盘，使圆盘作小角度的扭转摆动，用秒表测量圆盘摆动 50 个周期的时间，重复测量多次，取平均值，计算出摆动周期T。

5、将待测刚体放在圆盘上，使两者的中心轴线重合，按照上述方法测量系统（圆盘和待测刚体）的摆动周期 T'。

五、实验数据记录与处理1、圆盘质量 m ＝＿_____ g，直径 D ＝＿_____ cm，半径 R ＝D/2 ＝＿_____ cm。

刚体转动惯量的测定实验报告实验目的：1.了解刚体转动惯量的概念和定义；2.学习利用旋转法测量刚体转动惯量；3.掌握利用平衡法测量刚体转动惯量的方法。

实验仪器：1.旋转法实验装置：圆盘、转轴、杠杆、螺旋测微器、质量砝码等；2.平衡法实验装置：平衡木、质量砝码、支撑点等。

实验原理：1.旋转法实验原理：设刚体的转动惯量为I，当刚体在转轴上匀加速转动时，在力矩M作用下，刚体产生角加速度α。

根据牛顿第二运动定律和角动量定理可得到：M=Iα(1)在角加速度恒定的情况下，转动惯量I与力矩M成正比。

2.平衡法实验原理：刚体转动惯量测量的基本原理是利用转轴位置的移动来改变刚体的转动惯量，使得转动惯量I和重力力矩Mg达到平衡，即：Mg=Iα(2)在刚体转动平衡的状态下，转动惯量I与重力力矩Mg成正比。

实验步骤：1.旋转法实验步骤：(1)将圆盘固定在转轴上，并将转轴竖直插入转台中央的孔中。

(2)将杠杆固定在圆盘上，使得杠杆能够自由转动。

(3)在杠杆上加上一定的质量砝码，使得圆盘开始匀加速转动。

(4)测量转轴上的螺旋测微器的读数，记录下圆盘旋转一定角度时的螺旋测微器的读数。

(5)记录下圆盘质量与加速度的数值，计算出实验测得的转动惯量。

2.平衡法实验步骤：(1)将平衡木放置在支撑点上，使得平衡木可以自由转动。

(2)在平衡木上加上一定的质量砝码，使得平衡木保持平衡。

(3)移动转轴的位置，直到平衡木重新平衡。

(4)记录下转轴位置与加在平衡木上的质量的数值，计算出实验测得的转动惯量。

实验数据处理：1.旋转法实验数据处理：(1)根据螺旋测微器的读数，计算出圆盘旋转的角度。

(2)根据实验测得的圆盘质量和加速度的数值，计算出实验测得的转动惯量。

2.平衡法实验数据处理：(1)根据转轴位置的变化，计算出实验测得的转动惯量。

实验结果分析：根据实验测得的数据，通过旋转法和平衡法两种方法测得的刚体转动惯量进行比较和分析。

分析实验数据的偏差和不确定度，讨论实验结果的可靠性。

一、实验目的1. 验证刚体转动定律。

2. 测定刚体的转动惯量。

3. 探讨刚体转动惯量与质量分布的关系。

4. 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，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比。

即：\[ M = I \alpha \]其中，\( M \) 为外力矩，\( I \) 为刚体的转动惯量，\( \alpha \) 为角加速度。

2. 转动惯量：刚体对某一轴的转动惯量，等于刚体上各质点对该轴的转动惯量之和。

其数值为：\[ I = \sum_{i=1}^{n} m_i r_i^2 \]其中，\( m_i \) 表示刚体的某个质点的质量，\( r_i \) 表示该质点到转轴的垂直距离。

3. 应用转动定律求转动惯量：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 \( h \)，则有：\[ h = \frac{1}{2} a t^2 \]刚体受到张力的力矩为 \( T r \) 和轴摩擦力力矩 \( M_f \)。

由转动定律可得到刚体的转动运动方程：\[ T r - M_f = I \alpha \]绳与塔轮间无相对滑动时有 \( a r = \frac{mg - T}{m} \)，上述四个方程联立可得：\[ M_f = \frac{m r}{2} g - T r \]因此，转动惯量 \( I \) 可表示为：\[ I = \frac{m r}{2} g - \frac{T r}{\alpha} \]由于 \( M_f \) 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 \( a \ll g \)，所以可得到近似表达式：\[ I \approx \frac{m r}{2} g \]三、实验仪器1. 刚体转动仪2. 滑轮3. 秒表4. 砝码5. 测量尺四、实验内容1. 调节实验装置：调节转轴垂直于水平面，调节滑轮高度，使拉线与塔轮接触良好。

一、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；3. 通过实验验证转动惯量的基本概念和规律。

二、实验原理转动惯量是物体转动惯性的量度，表示物体绕某轴转动时，其质量分布对转动的影响程度。

转动惯量越大，物体转动越困难。

转动惯量的大小与物体的质量、质量分布和转轴的位置有关。

根据转动定律，刚体绕固定轴转动时，所受合外力矩等于刚体的转动惯量与角加速度的乘积。

即：M = Iα其中，M为外力矩，I为转动惯量，α为角加速度。

本实验采用恒力矩法测量刚体的转动惯量。

恒力矩法是通过测量刚体绕固定轴转动时的角加速度，然后根据转动定律计算转动惯量。

三、实验仪器1. 刚体转动惯量实验仪2. 通用电脑式毫秒计3. 砝码4. 水平仪四、实验步骤1. 将刚体转动惯量实验仪放置在水平桌面上，使用水平仪调整实验仪的水平状态；2. 将砝码挂在实验仪的挂钩上，确保砝码与实验仪的旋转轴平行；3. 使用电子毫秒计测量砝码从静止开始下落至接触刚体所需的时间t1；4. 改变砝码的位置，重复步骤3，测量不同位置下砝码下落时间t2、t3、...、tn；5. 计算每次实验中砝码下落过程中所受的平均力F；6. 根据转动定律，计算刚体的转动惯量I。

五、数据处理1. 计算砝码下落过程中所受的平均力F：F = (mg + T) / n其中，m为砝码质量，g为重力加速度，T为砝码与实验仪的摩擦力，n为实验次数。

2. 计算刚体的转动惯量I：I = F t / (n α)其中，t为砝码下落时间，α为角加速度。

六、实验结果与分析1. 通过实验测量，得到不同砝码位置下砝码下落时间t1、t2、t3、...、tn；2. 计算砝码下落过程中所受的平均力F；3. 根据转动定律，计算刚体的转动惯量I；4. 对实验数据进行处理，分析转动惯量与砝码位置的关系。

七、实验结论1. 通过实验验证了转动定律的正确性；2. 确定了刚体的转动惯量与其质量、质量分布和转轴位置的关系；3. 熟练掌握了电子毫秒计的使用方法。

刚体转动实验实验报告一、实验目的1、学习使用刚体转动实验仪测量刚体的转动惯量。

2、验证刚体转动定律和转动惯量的平行轴定理。

3、掌握数据处理和误差分析的方法。

二、实验原理1、刚体的转动惯量刚体绕固定轴转动时的转动惯量 I 等于刚体中各质点的质量 mi 与它们各自到转轴距离 ri 的平方的乘积之和，即：I ＝Σ mi ri²2、刚体转动定律刚体绕定轴转动时，刚体所受的合外力矩 M 等于刚体的转动惯量 I 与角加速度β的乘积，即：M ＝Iβ3、转动惯量的平行轴定理若刚体对通过质心 C 的轴的转动惯量为 Ic，对与该轴平行且相距为d 的另一轴的转动惯量为 Ip，则有：Ip ＝ Ic ＋ md²三、实验仪器刚体转动实验仪、秒表、砝码、游标卡尺、米尺等。

四、实验步骤1、调节刚体转动实验仪将实验仪调至水平状态，通过调节底座的螺丝，使实验仪上的气泡位于水准仪的中心。

调整塔轮和定滑轮之间的细线，使其处于紧绷状态，且与转轴垂直。

2、测量塔轮半径 R 和绕线轴半径 r使用游标卡尺分别测量塔轮的外半径 R1、内半径 R2，取平均值得到塔轮半径 R。

同样用游标卡尺测量绕线轴的半径 r。

3、测量刚体的质量 M 和形状尺寸用天平称出刚体的质量 M。

用米尺测量刚体的几何尺寸，如圆盘的直径、圆柱的长度和直径等。

4、测量空载时刚体的转动惯量在刚体上不添加砝码，轻轻转动刚体，使其在摩擦力矩的作用下做匀减速转动。

用秒表记录刚体转过一定角度θ所需的时间 t1。

5、测量加载砝码时刚体的转动惯量在绕线轴上逐渐添加砝码，使刚体在重力矩的作用下做匀加速转动。

用秒表记录刚体转过相同角度θ所需的时间 t2。

6、验证转动惯量的平行轴定理将两个相同的圆柱体对称地放置在刚体上，使其质心与转轴的距离分别为 d1 和 d2。

测量刚体在这种情况下转过相同角度θ所需的时间 t3。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜实验次数｜塔轮半径 R （cm) ｜绕线轴半径 r （cm) ｜刚体质量 M （kg) ｜空载时间 t1 （s) ｜加载时间 t2 （s) ｜平行轴时间 t3 （s) ｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜｜ 2 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜｜ 3 ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜＿_____ ｜2、数据处理（1）计算塔轮半径 R 和绕线轴半径 r 的平均值：R ＝（R1 ＋ R2) ／ 2r ＝（r1 ＋ r2) ／ 2（2）计算空载时刚体的角加速度β1：β1 ＝θ ／ t1²（3）计算加载砝码时刚体的角加速度β2：β2 ＝θ ／ t2²（4）计算空载时刚体的转动惯量 I1：I1 ＝（M （R r)²) ／（β1 g)（5）计算加载砝码时刚体的转动惯量 I2：I2 ＝（M （R r)²＋ mgr) ／（β2 g)（6）计算平行轴定理验证时刚体的转动惯量 I3：I3 ＝（M （R r)²＋ 2m(d1²＋ d2²)）／（β3 g)3、误差分析（1）测量仪器的误差：游标卡尺和秒表的精度有限，可能导致测量结果存在一定的误差。

刚体转动惯量测定实验报告（三线摆法）一、目的要求1、学会并掌握用三线摆法测定圆环、圆盘等的转动惯量；2、巩固用累计放大法测量物体转动的周期；3、学习运用表格法处理原始测量数据，并研究物体转动惯量的影响因素；4学会定量分析误差和有效数据的处理与计算。

二、原理简述原理1：通过三线摆法，利用机械能守恒定律：mgh=Jω2/2来测定某一标准物体的转动惯量：J=2*mgh/ω2m0T02,然后测圆环和圆盘这原理2：先测出底盘的转动惯量J0=gRr4∗π∗π∗h(m+m0) T2,通过长度、质量和时间的测量，便可求整体的转动惯量J1=gRr4∗π∗π∗h[(m+m0) T2- m0T02]出圆环的转动惯量：J= J1- J0=gRr4∗π∗π∗h三、仪器三线摆转动惯量测定仪、匀质圆环米尺、游标卡尺水准仪、停表四、数据表格及数据处理1、实验数据记录对摆长l，l=45.00cm，带入相关数据∆l =（li −l ）ni =1n ∗（n −1）=（li −l ）5i=15∗（5−1）=0.01cm则l=l ±∆l =45.00±0.01cm同理，可得出，D ，D ’，t 0，t ，R ，r下圆盘系点间的距离D=D±∆D =11.29±0.01cm 上系点间的距离D ’=D′±∆D′=4.35±0.01cm 盘摆动50个周期所用时间t 0t 0= t0±∆t0=82.61±0. 14s 圆盘与圆环这整体摆动50个周期所用时间tt= t ±∆t =87.08±0.07s 圆环内径r 0=9.518±0.004cm 圆环外径R 0=11.461±0.008cm同时，由系点组成的上下圆半径：r =33D′，R = 33D周期，T0 =t050=1.67s ，T =t50=1.74s则圆环的转动惯量：J = J 1- J 0=gRr4∗π∗π∗h[(m+m 0) T 2- m 0T 02]=gDD ’12∗π∗π∗h[(m+m 0) T 2- m 0 T02]=0.203*103 g*cm 2∆J = ∆ll∗ ∆l l+ ∆D D∗ ∆D D+∆D′D′∗∆D′D′+4∆t0t0∗∆t0t0*J=0.085*103 g*cm 2J=J ±∆J =(0.203±0.085)*103 g*cm 2五、分析和讨论实验结果1、在实验过程中，多个数据的测量使用了游标卡尺，因此应该注意测量杆与被测量物体刚好碰到时，尽量准确读数，以减小误差；2、是用水准仪时，要使气泡居于圈内，尽量保证下盘水平，当使用水准仪后，测量了一些数据，即使下盘微偏，也不要再使用水准仪去调节，因为这样会改变摆线长，导致实验失败；3、测量周期时，应该在下盘通过平衡位置时才开始计数，尽量判断准确，减小误差；4、在处理盘摆动上升的H时，再该计算过程中作了近似处理，此时对实验的结果也有一定的影响。

刚体转动的研究实验报告刚体转动的研究实验报告引言：转动是物体运动的一种重要形式，而刚体转动作为其中的一种特殊情况，具有广泛的应用和研究价值。

本实验旨在通过对刚体转动的研究，探索其运动规律，并通过实验数据验证相关理论。

实验目的：1. 研究刚体转动的基本规律；2. 通过实验验证刚体转动的动力学方程；3. 探索刚体转动的应用领域。

实验器材：1. 转动装置：包括转轴、转轴支架、转轴固定装置等；2. 刚体样品：选择形状规则、质量均匀分布的物体；3. 力矩传感器：用于测量外力对刚体的作用力矩；4. 计时器：用于测量刚体转动的时间；5. 数据采集系统：用于记录实验数据。

实验步骤：1. 搭建转动装置：将转轴安装在转轴支架上，并确保转轴能够自由旋转；2. 准备刚体样品：选择一个形状规则、质量均匀分布的物体，并将其固定在转轴上；3. 施加外力：通过力矩传感器施加外力，并记录外力的大小和作用时间；4. 记录数据：使用数据采集系统记录刚体转动的角度、角速度和角加速度；5. 多次实验：重复以上步骤，进行多次实验，以获得更加准确的数据；6. 数据处理：分析实验数据，绘制图表，验证刚体转动的动力学方程；7. 结果分析：对实验结果进行分析和讨论，探索刚体转动的应用领域。

实验结果：通过实验数据的处理和分析，我们得到了刚体转动的角度、角速度和角加速度随时间的变化关系。

根据实验数据，我们可以绘制出刚体转动的角度-时间、角速度-时间和角加速度-时间曲线图。

通过对这些曲线的分析，我们可以得到刚体转动的运动规律，并验证刚体转动的动力学方程。

讨论与分析：在实验中，我们发现刚体转动的角度随时间的变化呈线性增加的趋势，即刚体的转动角度与时间成正比。

而角速度和角加速度的变化则与施加的外力有关。

当外力作用时间较短时，刚体的角速度和角加速度较大；当外力作用时间较长时，刚体的角速度和角加速度较小。

这与刚体转动的动力学方程相吻合。

应用领域：刚体转动作为一种重要的物理现象，在工程和科学研究中有着广泛的应用。

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&lt;&lt;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。

刚体转动惯量实验报告刚体转动惯量实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量刚体的转动惯量，探究刚体转动惯量与其质量、形状以及旋转轴位置的关系。

二、实验仪器与材料1. 旋转台：用于支撑和固定刚体实验样品。

2. 金属直尺：用于测量刚体实验样品的几何尺寸。

3. 各种形状的刚体实验样品：如圆柱体、矩形板等。

三、实验原理1. 刚体转动惯量的定义：刚体围绕某个轴的转动惯量，定义为刚体各质点离该旋转轴的距离平方与质量乘积的积分。

2. 转动惯量与质量和质点到旋转轴距离的关系：转动惯量正比于刚体质量和质点到旋转轴距离的平方。

3. 转动惯量与形状的关系：相同质量的刚体，各种形状的转动惯量不同。

四、实验步骤1. 准备各种形状的刚体实验样品，并记录它们的质量和几何尺寸。

2. 将金属直尺水平放置在旋转台上，作为旋转轴。

3. 将刚体实验样品放置在旋转台上，保持其平衡。

4. 轻轻转动旋转台，使刚体实验样品绕旋转轴转动。

5. 观察并记录刚体实验样品转动时的现象，如转动角速度、转动时间等。

6. 根据实验数据计算刚体的转动惯量，并进行数据处理和分析。

五、实验注意事项1. 实验时要小心操作，避免刚体实验样品掉落或发生意外。

2. 在测量刚体实验样品的质量和尺寸时，应尽量准确，避免粗糙测量导致的数据误差。

3. 在转动刚体实验样品时，要平稳均匀地转动，避免产生不必要的摩擦或空气阻力。

六、实验结果与讨论根据实验数据计算得到的刚体转动惯量与实验样品的质量、几何形状以及旋转轴的位置有关。

通过对多组实验数据的处理和分析，可以得出转动惯量与质量和质点到旋转轴距离的平方成正比的结论，并验证转动惯量与形状的关系。

七、结论通过本实验测量和计算得到的刚体转动惯量数据，验证了转动惯量与质量、质点到旋转轴距离和形状之间的关系。

实验结果与理论预期基本一致，说明实验设计和操作的可靠性。

本实验对于理解刚体转动惯量的概念和计算方法具有重要的教学意义。

八、思考题1. 为什么刚体的转动惯量与旋转轴的位置有关？2. 除了质量和形状，还有哪些因素可能会影响刚体的转动惯量？3. 如何提高实验测量刚体转动惯量的精确度？以上为第一篇《刚体转动惯量实验报告》内容，接下来将进行第二篇内容的连续写作。

刚体转动实验报告实验名称：刚体转动实验实验目的：1.研究刚体绕固定轴线的转动运动规律；2.探究刚体转动惯量的求取方法；3.确定刚体转动惯量与刚体质量、形状以及转动轴位置的关系。

实验原理：1.转动惯量的定义：刚体绕其中一轴线转动时所具有的惯性量。

2.转动惯量的理论求取公式：对于形状对称的刚体，如果其质量分布也是轴对称的，则其转动惯量可由以下公式求得：I = Σmr²其中，I为转动惯量，m为刚体质量，r为质点距离轴线的距离。

3.转动惯量的实验求取方法：通过测量刚体在不同转动轴位置下的转动周期，从而求取转动惯量。

实验仪器：1.弹性系数可调的旋转体；2.转动惯量测量仪；3.计时器；4.游标卡尺及其他测量工具。

实验步骤：1.将待测刚体固定在旋转体上，并将转动轴与刚体轴线重合。

2.调节旋转体的弹性系数，使刚体在旋转体上能够进行转动。

3.在刚体的转动轴上选择一个参考点，并在该参考点上放置一个游标卡尺，用以测量刚体的转动角度。

4.将旋转体以适当的方式启动，并使用计时器测量刚体绕转动轴转动一周所需的时间。

5.将刚体的质量、形状以及转动轴位置分别记录下来，并重新测量转动周期。

6.根据实验数据，计算出刚体在不同转动轴位置下的转动惯量，并绘制转动轴位置与转动惯量之间的关系曲线。

实验数据记录与处理：1. 测量刚体的质量为m = 0.2 kg。

2.通过测量转动周期T和转动轴位置r，计算得到刚体的转动惯量I。

转动轴位置r (m) ，转动周期T (s) ，转动惯量I (kg·m²----------------，--------------，----------------0.05，2.0，0.000.10，3.0，0.000.15，4.0，0.010.20，5.0，0.020.25，6.0，0.03数据处理：1.计算角速度ω和角加速度α：ω=2π/Tα=ω/T2.根据转动轴位置和转动周期计算转动惯量：I=m*r²/α3.绘制转动轴位置与转动惯量之间的关系曲线。

刚体转动惯量的测定实验报告一、实验目的1、学习用三线摆法测定刚体的转动惯量。

2、加深对转动惯量概念的理解。

3、掌握使用秒表、游标卡尺、米尺等测量工具。

二、实验原理三线摆是通过三条等长的摆线将一匀质圆盘悬挂在一个水平固定的圆盘上。

当摆盘绕中心轴作微小扭转摆动时，其运动可近似看作简谐振动。

根据能量守恒定律和刚体转动定律，可推导出刚体绕中心轴的转动惯量：＼J_0 ＝＼frac{m_0gRr^2T_0^2}｛4\pi^2H}＼其中，＼（J_0\）为下盘（刚体）的转动惯量，＼（m_0\）为下盘质量，＼（g\）为重力加速度，＼（R\）和\（r\）分别为上下圆盘悬点到中心的距离，＼（T_0\）为下盘的摆动周期，＼（H\）为上下圆盘间的垂直距离。

三、实验仪器三线摆实验仪、游标卡尺、米尺、秒表、待测圆环。

四、实验步骤1、调节三线摆底座水平，使上、下圆盘处于水平状态。

2、用米尺测量上下圆盘之间的距离\（H\），测量多次取平均值。

3、用游标卡尺测量上下圆盘悬点到中心的距离\（R\）和\（r\），各测量多次取平均值。

4、测量下盘质量\（m_0\）。

5、轻轻转动下盘，使其作微小扭转摆动，用秒表测量下盘摆动\（50\）次的时间，重复测量多次，计算平均摆动周期\（T_0\）。

6、将待测圆环置于下盘上，使两者中心重合，再次测量摆动周期\（T_1\）。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录｜测量物理量|测量值|平均值|｜｜｜｜｜上圆盘悬点到中心的距离\（R\）（mm）｜＿____|＿____|｜下圆盘悬点到中心的距离\（r\）（mm）｜＿____|＿____|｜上下圆盘之间的距离\（H\）（mm）｜＿____|＿____|｜下盘质量\（m_0\）（g）｜＿____|＿____|｜下盘摆动\（50\）次的时间\（t_0\）（s）｜＿____|＿____|｜放上圆环后下盘摆动\（50\）次的时间\（t_1\）（s）｜＿____|＿____|2、数据处理（1）计算下盘的摆动周期：下盘摆动周期\（T_0 ＝＼frac{t_0}｛50}＼）（2）计算下盘的转动惯量：＼J_0 ＝＼frac{m_0gRr^2T_0^2}｛4\pi^2H}＼（3）计算圆环与下盘共同的转动惯量：＼J_1 ＝＼frac{（m_0 ＋ m)gRr^2T_1^2}｛4\pi^2H}＼其中，＼（m\）为圆环的质量。

刚体转动实验实验报告刚体转动实验实验报告引言：刚体转动实验是物理学中常见的实验之一，通过实验可以研究刚体的转动规律以及相关的物理量。

本实验旨在通过测量刚体转动的角加速度和转动惯量，验证刚体转动的运动方程，并探究转动惯量与刚体的几何形状和质量分布之间的关系。

实验装置和方法：实验中使用了一个旋转台和一个刚体转动装置。

首先，将刚体装置固定在旋转台上，并使其能够自由转动。

然后，通过加力臂施加一个水平方向的力矩，使刚体开始转动。

在转动过程中，使用一个计时器和一个角度测量仪测量刚体的转动时间和转动角度。

实验步骤：1. 将刚体装置固定在旋转台上，并调整好刚体的初始位置。

2. 通过加力臂施加一个水平方向的力矩，使刚体开始转动。

3. 同时启动计时器和角度测量仪，记录下刚体转动的时间和角度。

4. 根据记录的数据，计算刚体的角加速度和转动惯量。

实验结果和讨论：根据实验数据计算得到的角加速度和转动惯量可以用来验证刚体转动的运动方程和转动惯量的计算公式。

在实验中，我们可以通过改变刚体的几何形状和质量分布来观察转动惯量的变化。

例如，可以使用不同形状的刚体，如圆盘、长条等，并测量它们的转动惯量。

实验结果显示，转动惯量与刚体的质量和几何形状有关，具体的关系可以通过实验数据拟合得到。

此外，实验还可以通过改变施加在刚体上的力矩来观察转动的变化。

当施加的力矩增大时，刚体的角加速度也会增大，从而使刚体的转动速度变快。

这与刚体转动的运动方程中的关系式相吻合。

结论：通过刚体转动实验，我们验证了刚体转动的运动方程和转动惯量的计算公式，并探究了转动惯量与刚体的几何形状和质量分布之间的关系。

实验结果表明，转动惯量与刚体的质量和几何形状有关，而角加速度与施加在刚体上的力矩成正比。

这些结果对于理解刚体转动的规律和应用于实际问题具有重要意义。

总结：刚体转动实验是物理学中的基础实验之一，通过实验可以研究刚体转动的运动规律和转动惯量的计算方法。

实验结果验证了刚体转动的运动方程和转动惯量的计算公式，并探究了转动惯量与刚体的几何形状和质量分布之间的关系。

最新刚体转动实验实验报告实验目的：1. 验证刚体转动的基本原理和定律。

2. 测量刚体转动惯量的实验值，并与理论值进行比较。

3. 了解并掌握使用转动仪器的操作方法。

实验仪器：1. 转动仪器一套，包括固定支架、转轴、砝码和砝码盘。

2. 秒表，用于测量转动周期。

3. 游标卡尺，用于测量刚体的尺寸。

4. 电子天平，用于测量物体的质量。

实验原理：刚体转动的角动量守恒定律表明，在没有外力矩作用的情况下，刚体的角动量保持不变。

转动惯量是刚体对于旋转轴的惯性特性的量度，其大小与刚体的形状和质量分布有关。

通过测量刚体在不同条件下的转动周期，可以计算出其转动惯量。

实验步骤：1. 使用游标卡尺测量刚体的尺寸，记录数据。

2. 将刚体固定在转动仪器上，确保转轴与刚体的连接稳定。

3. 在砝码盘上放置适量砝码，使刚体受到重力作用而产生转动。

4. 使用秒表测量刚体完成若干完整转动的总时间，至少进行五次测量以确保数据的准确性。

5. 改变砝码的重量或刚体的位置，重复步骤3和4，获取多组数据。

6. 根据测量数据，利用公式计算刚体的转动惯量。

实验数据与结果分析：1. 记录所有测量数据，并整理成表格。

2. 利用转动惯量的公式计算理论值和实验值，并进行比较。

3. 分析可能影响实验结果的因素，如空气阻力、摩擦力等。

4. 绘制转动周期与转动惯量之间的图表，观察其是否符合预期的线性关系。

结论：通过本次实验，我们验证了刚体转动的基本定律，并通过实际操作加深了对转动惯量概念的理解。

实验结果与理论值接近，但由于实验条件的限制，存在一定的误差。

通过误差分析，我们可以更好地理解实验中可能遇到的问题，并在今后的实验中加以改进。

刚体转动惯量实验报告模板.doc实验报告实验名称：刚体转动惯量实验实验时间： 2021年6月1日实验地点：实验室一、实验目的1. 了解刚体的定义与性质；2. 学习刚体的转动定理和动量定理；3. 掌握测量刚体转动惯量的方法；4. 通过实验探究不同几何形状的刚体在绕不同轴转动时转动惯量的变化关系。

二、实验仪器和材料1. 电子天平；2. 数据采集仪；4. 不同形状的刚体（圆柱体、圆盘、T形铁杆、L形铁杆、U形铁杆）。

三、实验原理1. 刚体定义：刚体是质点集合，在一点接触处的相互作用力可以忽略不计，并且质点可以随着时间的推移，保持其位置和形状不变。

2. 刚体的性质：刚体具有面积、体积、质量、密度、转动惯量等物理量。

3. 转动惯量的定义：刚体绕轴转动时，轴对刚体的惯性大小的物理量称作转动惯量，用符号I表示。

4. 转动惯量的计算公式（绕与物体对称轴或几何中心轴）：（1）球体： I = (2/5)MR²（4）T形铁杆（绕其长轴转动）：I = (1/3)ML²五、实验步骤1. 首先将转动惯量仪器组的水平调节脚调到水平位置。

2. 将待测的刚体放在转动惯量仪器组的支撑架上，使刚体的轴线与仪器组的中心轴重合。

3. 打开仪器电源，调节转动惯量仪器组的主轴调节螺丝，使其不动摇。

4. 用电子天平将刚体的质量m测量，记录在表格中。

5. 按照仪器说明书，将转动惯量仪器组的轴和刚体轴对准。

6. 连接数据采集仪和计算机，打开采集软件，进行数据采集。

7. 按照仪器组的要求，利用线密度盘静态方式进行数据采集，测量压电传感器所产生的电压值。

8. 将得到的数据输入计算机，在Excel表格中进行数据处理。

9. 计算各种几何形状的刚体在绕不同轴转动时的转动惯量大小，并制成两个柱形图分别展示不同几何形状的刚体在绕不同轴转动时转动惯量的变化关系。

六、实验结果|物体名称|质量（kg）|长/宽/高（m）|绕对称轴转动时转动惯量（kg·m²）|绕中心轴转动时转动惯量（kg·m²）||----|----|----|----|----||圆柱体|3.4|0.2/0.2/0.3|3.206×10^(-3)|8.351×10^(-3)||圆盘|1.8|0.15/0.15/0.02|8.1395×10^(-5)|2.032×10^(-4)||T形铁杆|5.6|0.5/0.25/0.02|5.8698×10^(-3)|1.798×10^(-2)||L形铁杆|1.6|0.1/0.1/0.3|1.513×10^(-3)|4.009×10^(-3)||U形铁杆|2.2|0.1/0.1/0.1|9.5126×10^(-4)|2.833×10^(-3)|通过上表可知，不同几何形状的刚体在对称轴和中心轴上绕转动时所得到的转动惯量有很大的差别。

一、实验目的1. 验证刚体转动定律，通过实验方法测量刚体的转动惯量。

2. 观察刚体的转动惯量与质量分布的关系。

3. 学习使用实验仪器和方法，进行物理量的测量和数据处理。

二、实验原理刚体转动惯量（J）是描述刚体绕某一固定轴转动时，其惯性大小的物理量。

根据转动定律，刚体绕固定轴转动时，其角加速度（α）与作用在刚体上的合外力矩（M）成正比，与刚体的转动惯量成反比，即：\[ M = I \cdot \alpha \]其中，I 为刚体的转动惯量。

对于规则形状的均质刚体，其转动惯量可以通过几何公式直接计算得出。

但对于不规则形状或非均质刚体，其转动惯量一般需要通过实验方法测定。

三、实验仪器1. 刚体转动惯量测量装置（包括：旋转轴、测量台、测速仪、计时器、砝码等）2. 刚体（如圆环、均质杆等）3. 质量测量仪4. 游标卡尺四、实验步骤1. 将刚体放置在测量台上，调整旋转轴使其垂直于刚体的旋转平面。

2. 使用质量测量仪测量刚体的质量（m）。

3. 使用游标卡尺测量刚体的几何尺寸（如半径、长度等）。

4. 将砝码挂在旋转轴上，调整砝码的质量和位置，使其对刚体产生合外力矩。

5. 使用测速仪测量刚体的角速度（ω）。

6. 使用计时器测量砝码下降的时间（t）。

7. 根据实验数据，计算刚体的转动惯量。

五、数据处理1. 计算刚体的角加速度（α）：\[ \alpha = \frac{2\pi \cdot \omega}{t} \]2. 计算刚体的转动惯量（I）：\[ I = \frac{m \cdot r^2}{2} \]其中，r 为刚体的几何尺寸。

六、实验结果与分析1. 通过实验测量，得到刚体的转动惯量（I）为：_______ kg·m²。

2. 分析实验结果，比较不同刚体的转动惯量，观察质量分布对转动惯量的影响。

3. 分析实验误差，探讨可能的原因。

七、实验总结1. 通过本次实验，成功验证了刚体转动定律，并测量了刚体的转动惯量。

仅供个人学习参考
实验讲义补充：
1. 刚体概念：刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。

2. 转动惯量概念：转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。

它取决于刚体的总质量，质量分布、形状大小和转轴位置
3. 转动定律：合外力矩=转动惯量×角加速度
4. 转动惯量叠加：
空盘：（1）阻力矩（2）阻力矩＋砝码外力→J1
空盘＋被测物体：（1）阻力矩（2）阻力矩＋砝码外力→J2
被测物体：J3=J2-J1
5. 圆环
6. ；线水平；线与孔不产生摩擦；塔轮选小的半径；至少3组
7.
8.
9.
10. 11.
12. 1. 2. 3. 误差&（1）圆盘：（注意：直接测量的是直径）,x1,x2,x3,x4,x5,x6,i=6，计算，
取n=6时的1.05
，我们处理为0 C=1.05,仪器允差0.02mm,δB=0.01905mm
总误差：,ux=0.01905mm
仅供个人学习参考
,u rx =0.01905/11.99=0.1589% R=11.99mm ±0.01905mm
urx=0.1589%
计算转动惯量的结果表示：
，总误差：uJ=，相对不确定=uJ/J
圆环：
，同上. （2）
实验测量计算的误差：。