PAGEPAGE3梧州學院學生實驗報告成績：指導教師：專業：班別：實驗時間：實驗人：學號：同組實驗人：實驗名稱：實驗7-2用轉動慣量儀測定剛體轉動慣量實驗目的：1．用實驗方法檢驗剛體繞固定軸的轉動定理。2．測定幾種不同形狀剛體的轉動慣量，并與理論值進行比較。3．驗證轉動慣量的平行軸定理。實驗儀器：1．HM-J型智能轉動慣量實驗儀：轉動慣量儀和數字存貯毫秒計。2．實驗儀配套器材：信號線2根、定滑輪1套、砝碼1個、移軸砝碼2個、圓環1個、圓盤1個。3．物理天平1臺、游標卡尺1把、卷尺1把。實驗原理：設轉動慣量儀空載時的轉動慣量為I0，稱為本底轉動慣量。如果不給該系統加外力矩，使該系統在某一個初角速度的啟動下轉動，此時系統只受摩擦力矩的作用，根據轉動定律則有：(7-2-1)式中I0為本底轉動慣量，M為摩擦力矩，負號是因M的方向與外力矩的方向相反，β1為角加速度，計算出β1值應為負值。若給該系統加一個外力矩(即連接砝碼)，則該系統滿足以下關系：(7-2-2)(7-2-3)(7-2-4)β2是在外力矩與摩擦力矩共同作用下系統的角加速度，r是塔輪的半徑。由(7-2-1)、(7-2-2)、(7-2-3)、(7-2-4)式聯解，可得本底轉動慣量為：（7-2-5）式中m、r分別為砝碼的質量、塔輪半徑，β1為轉動慣量儀空載時不連接砝碼所作勻減速轉動的角加速度，β2為轉動慣量儀空載時連接砝碼所作勻加速轉動的角加速度。同理，轉動慣量儀加載試件后(試件的質心在轉動慣量儀的轉軸上)，設此時系統總的轉動慣量為I1，則(7-2-6)式中β3為轉動慣量儀加載試件后不連接砝碼所作勻減速轉動的角加速度、β4為轉動慣量儀加載試件后連接砝碼所作勻加速轉動的角加速度。根據轉動慣量疊加原理，試件的轉動慣量為：(7-2-7)在上述(7-2-5)、(7-2-6)式中，m、g、r是已知量或是可直接測量的物理量，只要測量出β就可確定試件的轉動慣量。本實驗中β值可以由數字存貯毫秒計自行完成運算，直接提取即可。本實驗采用數字存貯毫秒計自動記錄，每過π弧度記錄一次時間t和相對應計數器遮擋的次數k值。因為開始時，k=1，t=0；經過θ=1π時，k=2，于是θ=(k-1)π。同理代入(11)式，可得：（7-2-12）毫秒計在計算β值時，第一個角加速度為第2個脈沖所對應的時間值與隔一個時間值(不是相鄰的值)相計算所得，即第2個時間數和第4個時間數代入式(12)計算而得，依次類推。實驗數據記錄與處理1．轉動慣量儀本底的轉動慣量I0繞線塔輪半徑r=m砝碼質量m=kg勻加速β2(l/s2)勻減速β1(l/s2)I0(kg·m2)第1組第2組轉動慣量儀本底的轉動慣量2．圓環的轉動慣量(1)實驗測量值繞線塔輪半徑r=m砝碼質量m=kg勻加速β4(l/s2)勻減速β3(l/s2)I1(kg·m2)第1組第2組圓環的轉動慣量(2)理論計算值圓環外半徑R1=m內半徑R2=m圓環質量m=kg(3)相對誤差為：3．圓盤的轉動慣量(1)實驗測量值繞線塔輪半徑r=m砝碼質量m=kg勻加速β4(l/s