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文檔簡介

1、實驗4 驗證轉動定律【實驗目的】1. 驗證轉動定律。2. 用作圖法曲線改直來處理數據。【實驗儀器】剛體轉動實驗儀，數字計時器等。【預習要求】1. 論證實驗方法。2列出測量步驟與記錄表格。 【理論表述】根據轉動定律當剛體繞固定軸轉動時，有 (1)其中M是剛體所受的合外力矩，I是剛體對該軸的轉動慣量，是角加速度。【驗證方法】1.方法表述剛體定軸轉動實驗裝置如圖11-1所示。轉動體系由十字形承物臺(圖l1-2)和塔輪組成，遮光片隨剛體系一起轉動，通過光電門遮光，用數字計時器（參見實驗室的儀器說明書）測量轉動所經過的時間。塔輪上有五個不同半徑的繞線輪，砝碼托上可以放置不同數量的砝碼，以改變轉動體系所受

2、的力矩。1. 承物臺 2. 遮光細棒 3.繞線輪 4.光電門 5.滑輪 6.砝碼圖 11-1剛體轉動慣量實驗儀圖11-2 十字形承物臺十字形承物臺上可對稱放置物體，以改變系統的質量及其分布。如圖11-1所示，剛體所受的合外力矩為繩子給予的力矩T·r和摩擦力矩。T為繩子的張力，與相垂直；r為塔輪的繞線半徑。當略去滑輪及繩子的質量、滑輪軸上的摩擦力，并認為繩子長度不變時，m以勻加速度下落，并有 (2)g為重力加速度。砝碼m由靜止開始下落高度h所用時間為t，則 (3)又因 (4)由轉動定律得 (5)在實驗過程中，保持g >>a，則有 (6)又如<< ,略去，有 (7

3、)根據（7）式，如保持r、h及位置不變，改變m，測出相應的下落時間t，有 ， (8)即m與t2成反比。如考慮，并設保持不變，則有 (9)。在直角坐標紙上作圖，如得一直線，則表明(1)式即轉動定律是成立的。由斜率k可求得系統的轉動慣量I，由截距可求出摩擦力矩。2.測量方法(1)調節實驗裝置用水準儀調與地面垂直。調節系統各部分盡量減小摩擦并使實驗過程中維持摩擦力不變。(2)選取r（繞線要盡量密排），將m從一固定高度由靜止開始下落。改變m值5次。用停表測t，將數據填入表1中。3.數據記錄參考表表1 測量數據表 【數據處理】根據(9)式，在直角坐標紙上作圖，根據結果作出轉動定律正確與否的結論，由圖求得I及。 【設計與實

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