三線扭擺法測轉動慣量實驗報告_第1頁
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三線扭擺法測轉動慣量實驗報告實驗報告：三線扭擺法測轉動慣量一、實驗目的通過三線扭擺法測量轉動慣量，掌握該方法的實驗技能，了解轉動慣量的概念及其計算方法。二、實驗原理若一剛體繞固定軸旋轉，其轉動慣量$I$與它的質量和轉動軸的位置有關。轉動慣量的一般定義如下：$$I=\sum_{i=1}^{n}m_ir_{i}^{2}$$其中$m_i$是剛體的質量，$r_i$是物質元素$i$到轉動軸的距離。本實驗采用三線扭擺法來測量轉動慣量。三線扭擺法是利用固定點對物體進行轉動，通過測定牽引力和轉動角度，計算出轉動慣量的一種方法。其原理有三點：①牽引線上的張力是扭矩的產生者；②張力方向沿著放線筒的切線方向；③轉動對象由牽引力和回復彈力制約，可視作單擺。三、實驗裝置與材料實驗裝置：三線扭擺實驗裝置、擺重、量角器、數字秤、公稱半徑$R$。實驗材料：-鐵環、鋁盤、銅管、紫銅管等多種材料的轉動物體；-測量器材：數字角度計、數字秤、定義桿、卷尺。四、實驗步驟1.測量鐵環的質量與公稱半徑$R$。2.將鐵環等擺物掛到三線扭擺軸上，調整擺物中心與扭軸重合，使物體能夠振動穩定。3.按照圖示接線，并調整牽引線的張力，使扭軸垂線上任意點產生一個恒定的、不被阻力消耗的扭矩。同時安裝量角器，記錄牽引線與水平方向之間的角度$\theta$。4.用定義桿觀察鐵環的振幅，用數字角度計準確記錄鐵環的振幅角$A$。5.連續觀察鐵環的擺動，并記錄一組$N$次數據，每次記錄相應的$\theta$和$A$值。為了確保數據準確，需要等待擺物達到穩定狀態后才進行測量，且每次測量前應恢復擺物到豎直位置。6.將每次測量得到的$\theta$值與$A$值帶入計算公式中，計算相應的牽引力$F$，轉動慣量$I$。最后將$I$的測量誤差計算出來。五、實驗結果與分析將實驗中測得的數據代入計算公式，可以得出鐵環的轉動慣量$I$，單位為$kg\cdotm^2$。由于測量誤差的存在，所得結果可能與實際值有所偏差。因此，采用多組數據求平均值，可以減小誤差得出更可靠的結果。六、實驗注意事項1.實驗前需要對實驗裝置及擺物進行檢查，確保哪些零件保持完好。2.在實驗過程中需要注意安全問題，避免設備損壞或人員受傷。3.牽引線要在定點上沿放線筒方向拉緊。4.每次測量都需要將擺物恢復到豎直狀態，再將擺物推開，使其達到運動的穩定狀態。七、實驗結論通過本實驗，我們掌握了三線扭擺法測量轉動慣量的方法，明確了其原理，并在實驗中取得了較準確的實驗結果。實驗結果表明，三線扭擺法是一種簡單易行，且精度較高的方法，適合于初學者來學習轉動慣量的實驗。八、參考文獻1.理學實驗

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