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转动惯量实验报告数据转动惯量实验报告数据引言：转动惯量是物体抵抗改变自身旋转状态的性质，是描述物体旋转惯性的物理量。
本实验旨在通过测量不同物体的转动惯量，探究转动惯量与物体的质量和形状之间的关系。
实验装置与方法：本实验采用了转动惯量实验装置，包括一个旋转平台、一个转动惯量测量仪和不同形状的物体。
实验过程如下：1. 将旋转平台固定在水平桌面上，并调整水平仪使其保持水平。
2. 在旋转平台上放置待测物体，确保物体的质心与旋转轴重合。
3. 通过转动惯量测量仪测量物体的转动惯量。
4. 重复以上步骤，分别测量不同形状的物体的转动惯量。
实验结果与数据分析：在本次实验中，我们测量了三个不同形状的物体的转动惯量，分别是一个圆盘、一个长方体和一个球体。
实验数据如下表所示：物体形状质量（kg）半径/边长（m）转动惯量（kg·m²）圆盘 0.5 0.2 0.02长方体 0.3 0.15 0.006球体 0.2 0.1 0.004通过对实验数据的分析，我们可以得出以下结论：1. 质量对转动惯量的影响：在相同形状的物体中，质量越大，转动惯量越大。
这是因为转动惯量与物体的质量成正比。
2. 形状对转动惯量的影响：在相同质量的物体中，不同形状的物体的转动惯量不同。
从实验数据可以看出，圆盘的转动惯量最大，球体的转动惯量最小。
这是因为不同形状的物体分布质量的方式不同，影响了转动惯量的大小。
结论：通过本次实验，我们验证了转动惯量与物体的质量和形状之间的关系。
实验结果表明，转动惯量与物体的质量成正比，而与物体的形状有关。
这对于我们理解物体旋转运动的性质和特点具有重要意义。
进一步思考：1. 在实验中，我们只测量了三种不同形状的物体的转动惯量，是否可以得出普遍规律？是否还有其他因素会影响转动惯量？2. 如何通过实验测量物体的转动惯量时，减小误差的影响，提高测量结果的准确性？3. 转动惯量在日常生活中有哪些应用？如何利用转动惯量的性质来设计实用的工具或设备？总结：转动惯量是描述物体旋转惯性的物理量，与物体的质量和形状有关。
转动惯量实验转动惯量组合实验仪转动惯量的测定，在涉及刚体转动的机电制造、航空、航天、航海、军工等工程技术和科学研究中具有十分重要的。
测定转动惯量常采用扭摆法或恒力矩转动法，本实验采用恒力矩转动法测定转动惯量。
［实验目的］1、学习用恒力矩转动法测定刚体转动惯量的原理和方法2、观测刚体的转动惯量随其质量，质量分布及转轴不同而改变的情况，验证平行轴定理3、学会使用数字毫秒计测量时间［实验仪器］转动惯量实验仪，数字毫秒计［实验原理］1、恒力矩转动法测定转动惯量的原理根据刚体的定轴转动定律：(1)βJ M =只要测定刚体转动时所受的合外力矩及该力矩作用下刚体转动的角加速度，M β则可计算出该刚体的转动惯量。
J 设以某初始角速度转动的空实验台转动惯量为，未加砝码时，在摩擦阻力矩1J 的作用下，实验台将以角加速度作匀减速运动，即：μM 1β (2)11βμJ M =-将质量为的砝码用细线绕在半径为的实验台塔轮上，并让砝码下落，系统在m R 恒外力矩作用下将作匀加速运动。
若砝码的加速度为，则细线所受张力为a 。
若此时实验台的角加速度为，则有。
经线施加给实验台的)(a g m T -=2β2βR a =力矩为，此时有：R R g m TR )(2β-= (3)212)(ββμJ M R R g m =--将(2)、(3)两式联立消后，可得：μM 1221)(βββ--=R g mR J (4)转动惯量实验同理，若在实验台上加上被测物体后系统的转动惯量为，加砝码前后的角加速2J 度分别为与，则有： (5)3β4β3442)(βββ--=R g mR J 由转动惯量的迭加原理可知，被测试件的转动惯量为：3J 123J J J -=(6)测得、及、、、，由(4)，(5)，(6)式即可计算被测试件的转动R m 1β2β3β4β惯量。
2、的测量β实验中采用通用电脑计量器计录遮挡次数和相应的时间。
固定的载物台圆周边缘相差角的两遮光细棒，每转动半圈遮挡一次固定在底座上的光电门，即产生一个计π数光电脉冲，计数器计下遮档次数k 和相应的时间t 。
转动惯量的测定实验报告转动惯量的测定实验报告引言：转动惯量是物体在转动过程中抵抗改变其转动状态的性质。
在物理学中，转动惯量是描述物体转动惯性大小的物理量。
本实验旨在通过测量不同物体的转动惯量，探究物体的形状、质量分布对转动惯量的影响，并验证转动惯量的计算公式。
实验装置和方法：1. 实验装置：转动惯量测量装置、计时器、质量秤、直尺、物体样品。
2. 实验方法：a. 将转动惯量测量装置固定在水平台上。
b. 选择不同形状的物体样品，如圆柱体、长方体和球体，并测量其质量和尺寸。
c. 将物体样品放置在转动惯量测量装置的转轴上，并使其旋转。
d. 通过计时器测量物体样品旋转一定圈数所需的时间。
e. 根据测量结果计算物体样品的转动惯量。
实验结果与分析：1. 圆柱体样品：a. 质量：m = 100gb. 高度：h = 10cmc. 半径：r = 3cmd. 转动惯量：I = 1/2 * m * r^2 = 1/2 * 0.1kg * (0.03m)^2 = 4.5 * 10^-5kg·m^22. 长方体样品：a. 质量：m = 150gb. 长度：l = 15cmc. 宽度：w = 5cmd. 高度：h = 2cme. 转动惯量：I = 1/12 * m * (l^2 + w^2) = 1/12 * 0.15kg * ((0.15m)^2 +(0.05m)^2) = 4.375 * 10^-4 kg·m^23. 球体样品：a. 质量：m = 200gb. 半径：r = 4cmc. 转动惯量：I = 2/5 * m * r^2 = 2/5 * 0.2kg * (0.04m)^2 = 2.56 * 10^-4 kg·m^2通过实验测量得到的转动惯量结果显示，不同形状的物体样品具有不同的转动惯量。
圆柱体样品的转动惯量最小，长方体样品的转动惯量次之，球体样品的转动惯量最大。
这是因为转动惯量与物体的质量分布和形状有关。
转动惯量的实验报告转动惯量的实验报告一、引言转动惯量是物体旋转时所具有的惯性，是描述物体旋转运动的物理量。
本实验旨在通过测量不同物体的转动惯量，探究物体形状和质量对转动惯量的影响。
二、实验装置和方法实验装置包括转动惯量测量装置、测量器具（卷尺、天平等）和不同形状的物体（如圆盘、长方体等）。
实验步骤如下：1. 将转动惯量测量装置放置在水平台面上，确保其稳定。
2. 选择一个物体，如圆盘，测量其质量m，并记录下来。
3. 将圆盘固定在转动惯量测量装置上，并使其能够自由旋转。
4. 通过卷尺测量圆盘的半径r，并记录下来。
5. 用测量器具测量圆盘的转动惯量I，并记录下来。
6. 重复步骤2-5，测量其他形状的物体的质量、尺寸和转动惯量。
三、实验结果与分析根据实验数据，我们计算得到了不同物体的转动惯量，并进行了比较。
以下是一些实验结果和分析：1. 圆盘与长方体的转动惯量比较我们测量了相同质量的圆盘和长方体的转动惯量，并发现圆盘的转动惯量要大于长方体。
这是因为圆盘的质量分布更加集中在旋转轴附近，而长方体的质量分布相对较为分散，导致圆盘的转动惯量较大。
2. 形状对转动惯量的影响我们还测量了不同形状的物体的转动惯量，并发现不同形状的物体具有不同的转动惯量。
例如，对于相同质量的物体，圆盘的转动惯量大于长方体，而球体的转动惯量又大于圆盘。
这是因为球体的质量分布更加集中在旋转轴附近，相比之下，圆盘的质量分布更为分散，导致球体的转动惯量最大。
3. 质量对转动惯量的影响我们还进行了不同质量物体的转动惯量比较。
实验结果显示，对于相同形状的物体，质量越大，转动惯量也越大。
这是因为质量的增加会增加物体的惯性，从而增大了物体的转动惯量。
四、实验误差分析在本实验中，存在一些误差可能影响了实验结果的准确性。
例如，测量质量时天平的读数误差、测量尺寸时卷尺的读数误差等。
此外，转动惯量测量装置本身可能存在一定的摩擦力，也会对实验结果产生一定的影响。
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。
转动惯量组合实验仪转动惯量的测定，在涉及刚体转动的机电制造、航空、航天、航海、军工等工程技术和科学研究中具有十分重要的。
测定转动惯量常采用扭摆法或恒力矩转动法，本实验采用恒力矩转动法测定转动惯量。
［实验目的］1、学习用恒力矩转动法测定刚体转动惯量的原理和方法2、观测刚体的转动惯量随其质量，质量分布及转轴不同而改变的情况，验证平行轴定理3、学会使用数字毫秒计测量时间 ［实验仪器］转动惯量实验仪，数字毫秒计 ［实验原理］1、恒力矩转动法测定转动惯量的原理 根据刚体的定轴转动定律： βJ M = (1) 只要测定刚体转动时所受的合外力矩M 及该力矩作用下刚体转动的角加速度β，则可计算出该刚体的转动惯量J 。
设以某初始角速度转动的空实验台转动惯量为1J ，未加砝码时，在摩擦阻力矩μM 的作用下，实验台将以角加速度1β作匀减速运动，即：11βμJ M =- (2)将质量为m 的砝码用细线绕在半径为R 的实验台塔轮上，并让砝码下落，系统在恒外力矩作用下将作匀加速运动。
若砝码的加速度为a ，则细线所受张力为)(a g m T -=。
若此时实验台的角加速度为2β，则有2βR a =。
经线施加给实验台的力矩为R R g m TR )(2β-=，此时有：212)(ββμJ M R R g m =-- (3)将(2)、(3)两式联立消μM 后，可得：1221)(βββ--=R g mR J (4)同理，若在实验台上加上被测物体后系统的转动惯量为2J ，加砝码前后的角加速度分别为3β与4β，则有： 3442)(βββ--=R g mR J (5)由转动惯量的迭加原理可知，被测试件的转动惯量3J 为： 123J J J -= (6) 测得R 、m 及1β、2β、3β、4β，由(4)，(5)，(6)式即可计算被测试件的转动惯量。
2、β的测量实验中采用通用电脑计量器计录遮挡次数和相应的时间。
固定的载物台圆周边缘相差π角的两遮光细棒，每转动半圈遮挡一次固定在底座上的光电门，即产生一个计数光电脉冲，计数器计下遮档次数k 和相应的时间t 。
若从第一次挡光(k=0,t=0)开始计次，计时，且初始角速度为0ω，则对于匀变速运动中测量得到的任意两组数据(k m ,t m )、(k n ,t n )，相应的角位移θm ，θn 分别为：2021m m m m t t k ⋅+==βωπθ (7)2021n n n n t t k ⋅+==βωπθ (8)从(7)、(8)两式中消去0ω，可得：nm m n n m m n t t t t t k t k 22)(2--=πβ (9) 由(9)式即可计算角加速度β。
3、平行轴定理理论分析表明，质量为m 的物体围绕通过质心的转轴转动时的转动惯量c J 最小。
当转轴平行移动距离d 后，绕新转轴转动的转动惯量为：2c J J md =+平行 (10)在上式等式两端都加上系统支架的转动惯量o J ，则有：2o o c J J J J md +=++平行令o J J J +=平行，又c J ，o J 都为定值，则J 与2d 呈线性关系，实验中若测得此关系，则验证了平行轴定理。
四、J 的“理论”公式设待测的圆盘（或圆柱）质量为m 、半径为R ，则圆盘、圆柱绕几何中心轴的转动惯量理论值为221mR J =（11）待测的圆环质量为m ，内外半径分别为内R 、外R ，圆环绕几何中心轴的转动惯量理论值为)(222内外R R m J +=（12）［实验仪器介绍］1、 转动惯量实验仪转动惯量实验仪如图1所示，绕线塔轮通过特制的轴承安装在主轴上，使转动时的摩擦力矩很小。
塔轮半径为15，20，25，30，35mm 共5挡，挂钩或托盘（大挂钩20g ，小挂钩5g ，托盘12g ）与 5个5g 的砝码组合，产生大小不同的力矩。
载物台用螺钉与塔轮连接在一起，随塔轮转动。
随仪器配的被测试样有1个圆盘，1个圆环，两个圆柱；试样上标有几何尺寸及质量（圆盘500g 半径为11cm ，圆环400g 外半径11cm ，圆柱半径14.9mm 、质量待测），便于将转动惯量的测试值与理论计算值比较。
圆柱试样可插入载物台上的不同孔由内向外半径14,R cm =2 6.5,R cm =19R cm =，便于验证平行轴定理。
铝制小滑轮的转动惯量与实验台相比可忽略不记。
2只光电门1只作测量，1只作备用，。
被测试件转动惯量组合实验仪 （图3-6）2、毫秒计 使用方法1、调节光电传感器在固定支架上的高度，使被测物体上的挡光杆能自由往返地通过光电门，再将光电传感器的信号输入线插入主机输入端。
2、开启主机电源，“次数”显示为10，“毫秒”显示为0，按“增”或“减”键，可增加或减少设定的测量次数。
设定为4次，因下落距离有限3、次数设定好之后，若按下“开始”键，即可进行周期及次数的测量、（但受外力作用的那个周期即第2个周期不被计入）。
此时“毫秒”显示数为周期的时间，“次数”显示数为周期的次数。
4、测量次数至设定数后，“次数”停止于设定数，“毫秒”显示数为零。
按下“停止”在按下“查询”键后，再按“增”键或“减”键，可查询各次测量到的数据。
若在实验中途按下“停止”键则实验停止，可用同样方法查询，获得已经测量到的数据。
5、每次设定次数和开始测量之前，均要按“复位”键，使仪器处于初始状态。
若设定次数相同，在查询完数据，重复测量时，可按停止键回到次数设定状态，再按“开始”，继续下一次测量，可避免设定的多次按键。
6、若接有两个光电传感器，则在“通用”状态下，可测量遮光物体通过它们之间距离的时间。
六、［实验内容及步骤］ 1、实验准备在桌面上放置转动惯量组合实验仪，并利用基座上的三颗调平螺钉，将仪器调平（用水平仪）。
将滑轮支架固定在实验台面边缘，调整滑轮高度及方位，使滑轮槽与选取的绕线塔轮槽等高，且其方位相互垂直，如图1所示。
通用电脑计时器上2路光电门的开关应1路接通，另1路断开作备用。
当用于本实验时，毫秒计1个光电脉记数1次，1次测量记录大约4-5组数据(砝码下落距离有限)。
2、测量并计算实验台的转动惯量J 1 (1)测量1β接通电脑计时器电源开关(或按“复位”键)，在按“开始”进入设置状态，用“增”“减”改变默认值；用手拨动载物台，使实验台有一初始转速并在摩擦阻力矩作用下作匀减速运动；仪器开始测量光电脉冲次数(正比于角位移θ∆)及相应的时间；显示4-5组测量数据后按“停止”键（这时“次数”显示为4， “毫秒”显示为0），时间停止测量 ，在按“查询”状态，将查阅到的数据记入表1中：（按“增”“减”键查询）采用逐差法处理数据，将第1和第3组，第2和第4组，分别组成2组，用(9)式计算对应各组的1β值，然后求其平均值作为1β的测量值。
(2)测量2β选择塔轮半径20mm R =及砝码质量10g 、15g 、20g 、25g ，将细线一端沿塔轮不重叠的密绕于所选定半径的轮上，另一端通过滑轮扣连接砝码托上的挂钩或托盘上，用于将载物台稳住；按“复位”键，在按“开始”后仪器进入使计时器进入工作等待状态； 释放载物台，砝码重力产生的恒力矩使实验台产生匀加速转动；电脑计时器记录4组数据后停止测量。
按下“停止”，查询、记录数据于表1中并计算2β的测量值。
由(4)式即可算出1J 的值。
3、测量并计算实验台放上试样后的转动惯量2J ，计算试样的转动惯量3J 并与理论值比较将待测试样放上载物台并使试样几何中心轴与转轴中心重合，按与测量1J 同样的方法可分别测量未加法码的角加速度3β与加砝码后的角加速度4β。
由(5)式可计算2J ，由(6)式可计算试样的转惯量3J 。
已知圆盘、圆柱绕几何中心轴转动的转动惯量理论值为： 2021mR J =(11) 圆环绕几何中心轴的转动惯量理论值为： )(222内外＋R R m J = (12) 4、验证平行轴定理将两圆柱体对称插入载物台上与中心距离为d 的圆孔中，测量并计算两圆柱体在此位置的转动惯量。
将测量值与由(11)、(10)式所得的计算值比较，若一致即验证了平行轴定理。
七、数据记录表格与测量计算 （匀加速＝塔轮R 20 mm 作为选做实验） 表1测量实验台的角加速度表2测量实验台加圆盘试样后的角加速度＝外R 110mm ＝圆环m 500g表3测量实验台加圆环试样后的角加速度＝内R 90mm ＝外R 110mm ＝圆环m400g表4测量两圆柱试样中心与转轴距离d=40/65/90mm 时的角加速度圆柱R =14.9 mm 2⨯圆柱m = g12、将表2中数据代入(5)式可计算实验台放上圆盘后的转动惯量J 2 由(6)式可计算圆盘的转惯量测量值J 3 由(12)式可计算圆盘的转动惯量理论值J 计算测量的相对误差E3、将表3中数据代入(5)式可计算实验台放上圆环后的转动惯量J 2 由(6)式可计算圆环的转惯量测量值J 3 由(12)式可计算圆环的转动惯量理论值J 计算测量的相对误差E4、将表4中数据代入(5)式可计算实验台放上两圆柱后的转动惯量J 2 由(6)式可计算两圆柱的转动惯量测量值J 3由(11)、(10)式可计算两圆柱的转动惯量理论值J 计算测量的相对误差E 说明1、试样的转动惯量是根据公式J 3=J 2-J 1间接测量而得，由标准误差的传递公式有2121223)(J J J ∆+∆=∆当试样的转动惯量远小于实验台的转动惯量时，误差的传递可能使测量的相对误差增大。
2、理论上，同一待测样品的转动惯量不随转动力矩的变化而变化。
改变塔轮半径或砝码质量(五个塔轮，五个砝码)可得到25种组合，形成不同的力矩。
可改变实验条件进行测量并对数据进行分析，探索其规律，寻求发生误差的原因，探索测量的最佳条件。
表2测量实验台加圆盘试样后的角加速度＝外R 110mm ＝圆环m 500g表3测量实验台加圆环试样后的角加速度＝内R 90mm ＝外R 110mm＝圆环m 400g1、将表1中数据代入(4)式可计算空实验台转动惯量12、将表2中数据代入(5)式可计算实验台放上圆盘后的转动惯量J 2 由(6)式可计算圆盘的转惯量测量值J 3 由(12)式可计算圆盘的转动惯量理论值J 计算测量的相对误差E3、将表3中数据代入(5)式可计算实验台放上圆环后的转动惯量J 2 由(6)式可计算圆环的转惯量测量值J 3 由(12)式可计算圆环的转动惯量理论值J 计算测量的相对误差E表4测量两圆柱试样中心与转轴距离d=40/65/90mm 时的角加速度圆柱R =14.9 mm 2⨯圆柱m = g2由(6)式可计算两圆柱的转动惯量测量值J 3由(11)、(10)式可计算两圆柱的转动惯量理论值J 计算测量的相对误差E。
