刚体转动惯量实验
【目的】
1．掌握利用刚体转动定律测定刚体转动惯量的实验方法。
2．学习时间、速度、加速度的测量方法。
3．学习用作图法消除实验系统摩擦影响的方法。
4. 验证平行轴定理
【仪器和用具】
转动惯量实验仪，滑轮，砝码及砝码盘，数字计时器及控制系统，游标卡尺，水平仪，被测圆环,被测圆柱体。
【实验的要求和方法】
1) 仪器调整-----调节转动惯量仪水平。装上滑轮后，调整固定螺丝，并在实验过程中维持摩擦力不变，绕线要密排。
2 ) 测量有空载和负载时系的转动惯量，根据作图法求出圆环的转动惯量I
1.测定有负载（装圆环）时系统的转动惯量I c +I 0+I 。
要求改变至少5m 的值，对每一个的值测出1t ∆、2t ∆及t ，至少重复做3次，计算β，并求出β的平均值。在坐标轴上以M （mgR ）为纵坐标，β为横坐标作图，求出直线的斜率I 0+I C +I ，并将直线外推，求出直线的截距负μM 。
2．测定空截（无圆环）时系统的转动惯量I C +I 0，要求和方法同1，并求出直线的截距空μM 。
3．用卡尺测量圆环的内径D 1、外径D 2、转台的旋转半径r 以及塔轮中所用轮的半径R ，各测3次取平均值。
4．用从两个图中求出的斜率计算出圆环的转动惯量I ，再和用式（2-3）计算出的圆环的转动惯量的理论值理I 相比较（环的质量由实验室给出）。若将理I 视为真值，估计本实验测量的相对误差。比较两个图截距负μM 和空μM ，能说明什么问题吗？
3）利用转动惯量仪验证平行轴定理
在转动台上对称地改变m 0的质心至转盘中心轴OO '质量（如下图），则根据刚体转动惯量的平行轴定理，整个刚体系统绕OO '的转动惯量
2002x m I I ++=
2
50052x m I I ++=
其中I 0为x = 0时的转动惯量，当两次测量M 合不变，根据刚体转动定律，应有I β= I 5 β5 ，由此可得
上式反映出重物位置x 改变时对转动的影响。
改变至少3此x 的值，作β5 /β−x 2
图线，如果得一条直线，便可证明 2002x m I I ++=式成立，就验证了平行轴定理。
【注意事项】
在轮轴上绕线时应先加上砝码，绕线不要重叠，选择转动圈数时，以砝码盘不触地为准。
【预习思考题】
1．实验的步骤及记录表格由同学自行设计（此项在实验课前必须完成）。
2．在实验中如何测定即时角速度？对挡光板有什么要求？
3．在实验中如何测量角加速度？
4．如何消除实验系统摩擦阻力矩及实验装置本身的转动惯量的影响？
5. 在验证平行轴定理时，如果两个m 0的位置不是对称地分布于转盘的中心轴两侧，其系统的转动惯量公式是什么？如果验证平行轴定理？
【课后题】
1．利用本实验装置，根据机械能守恒定律，写出测定刚体转动惯量的方法、公式及主要步骤？由于空载和有负载时摩擦阻力矩并不严格相等，对测量带来了系统误差，你能否通过实验曲线及比例内差法消除其影响？
2.在本实验中是如何检验转动定理和平行轴定理的？
3．定量地估计本实验结果误差的大小（不考虑摩擦阻力矩可能变化的情况）。
