刚体转动惯量测定实验(精)

§2-3 作图法处理实验数据
5.标出图线特征：
在图上空白位置标明 实验条件或从图上得出的 某些参数。如利用所绘直 线可给出被测电阻R大小： 从所绘直线上读取两点 A、
B 的坐标就可求出 R 值。
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00
B(7.00,18.58)
6.标出图名：
在图线下方或空白位 置写出图线的名称及某些 必要的说明。
8.00 6.00 4.00 2.00
由图上A、B两点可得被测电阻R为： U U A 7.00 1.00 R B 0.379( k) I B I A 18.58 2.76
A(1.00,2.76)
0
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
U (V ) I (mA)
1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小
坐标分度值的选取应能反映测量值的有效位数，一般以 1～2mm 对应于测量仪表的仪表误差。 根据表１数据U 轴可选1mm对应于0.10V，I 轴可选1mm对应于 0.20mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标范围、数据范围） 约为 130mm×130mm。
§2-3 作图法处理实验数据
2. 标明坐标轴：
用粗实线画坐标轴， 用箭头标轴方向，标坐标 轴的名称或符号、单位, 再按顺序标出坐标轴整分 格上的量值。
I (mA)
20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00
3.标实验点：
实验点可用“ ”、 “ ”、“ ”等符号标 出（同一坐标系下不同曲 线用不同的符号）。
U (V)
至此一张图才算完成
电阻伏安特性曲线
§2-3 作图法处理实验数据
●不当图例展示：
§3-5-2作图法处理实验数据
作图法可形象、直观地显示出物理量之间的函数关系，也可用来求 某些物理参数，因此它是一种重要的数据处理方法。作图时要先整理 出数据表格，并要用坐标纸作图。
●
作图步骤：实验数据列表如下.
表1：伏安法测电阻实验数据
0.74 2.00 1.52 4.01 2.33 6.22 3.08 8.20 3.66 4.49 5.24 5.98 6.76 7.50 9.75 12.00 13.99 15.92 18.00 20.01
2、验证平行轴定理 将小圆柱分别放在离转轴5cm,7.5cm,10cm处， 测得此时系统的转动惯量J值,并将其与 d 2 相 比较，从而验证平行轴定理。
作图法处理数据的基本要求
思考与讨论
1、采用本实验测量方法，对测量试样的转动惯量 的大小有什么要求吗？ 2、为什么测量角加速度时在一次测量中测出？
3、本实验是如何检验转动定律和平行轴定理的 ? 4、本实验方法为什么可以不考虑滑轮的质量及 其转动惯量?
理论基础
刚体的转动定律是刚体转动的动力学规律，与牛顿第二 定律相对应，作用力F 相应为作用力矩 M ，加速度 相应为角加速度 ,而质量则相应为刚体的转动惯量。
a
F ma
M J
实验装置
智能刚体转动惯量测定仪
特 点 ： 利 用 MCS51 单 片机测量转动周期， 并由单片机汇编语言 程序计算和显示出刚 体的角加速度，与以 前秒表计时方式比较 不仅提高了测量精度， 又减少了实验过程中 的许多计算环节。
实验原理
１、空实验台的转动惯量
1 T r L J 0 2 2 a r2 3 L J0 1 4
mg T ma
J1
2 mgr 2 J0 mr 2 1 2 1
２、加试样后实验台的转动惯量J 2 为：
mR( g R 4 ) J2 4 3
物理系实验中心
刚体转动惯量测定实验
刚体转动惯量简介 实验装置 理论基础 实验原理
实验内容及操作步骤
数据处理
注意事项
思考与论
刚体转动惯量简介
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。对于形状简单，质 量均匀分布的刚体，可以通过数学方法计算出它绕特定转轴的 转动惯量，但对于形状比较复杂，或质量分布不均匀的刚体， 用数学方法计算其转动惯量是非常困难的，因而大多采用实验 方法来测定。 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。 实验上测定刚体的转动惯量，一般都是使刚体以某一形式运动， 通过描述这种运动的特定物理量与转动惯量的关系来间接地测 定刚体的转动惯量。测定转动惯量常采用扭摆法或恒力矩转动 法 ，本实验是利用“刚体转动惯量实验仪”来测定刚体的转 动惯量。为了便于与理论计算比较，实验中仍采用形状规则的 刚体。
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操作步骤
正确连接电路，调试转动惯量测试仪； 测量并计算实验台的转动惯量 测量并计算实验台放上试样后的转动惯量 验证平行轴定理
注意事项
注意绕线和制动测试盘时的安全，不要让遮 光片划伤手。 记录数据时要剔除错误的数据。 数据处理时注意作图法处理数据的基本要求
数据处理
1、测量刚体转动测试仪空台、圆环和圆盘 的转动惯量，测量值与理论值相比较，得出 测量误差 。
3 4 分别为加砝码前、后实验台的角加速度。
3. 试样的转动惯量Ｊ为： J
J 2 J0
2 (k n t m k m t n )
2 2 tn tm tm tn
4. 角加速度的测量表达式：
k t
为计数器遮挡的次数和相应的时间
实验内容及操作步骤
实验内容
测量刚体转动测试仪空台、圆环和圆盘的转动惯量。 测量圆柱体在载物台上与中心距离为d的圆孔中的转 动惯量。 了解数据处理的方法。
4.00
4. 连成图线：
2.00
用直尺、曲线板等把 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 U (V) 点连成直线、光滑曲线。 一般不强求直线或曲线通 过每个实验点，应使图线两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图 线正穿过实验点时可以在点处断开。