如何测任意形状的物体的转动惯量

扭摆法测物体的转动惯量

实验二 扭摆法测物体的转动惯量

转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的大小除与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度）有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可直接计算出它绕特定轴的转动惯量。但在工程实践中，我们常碰到大量形状复杂，且质量分布不均匀刚体，理论计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定。 转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。

【实验目的】

1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用；

2.利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量J和扭摆弹簧的扭摆常数K。

【实验原理】

本实验使物体作扭转摆动，测定摆动周期和其它参数，从而计算出刚体的转动惯量。扭摆的构造如图2.1所示。垂直轴上装有金属细杆，水平仪通过调节仪器底座上的三螺钉使顶面水平，螺旋弹簧用以产生恢复力矩，使垂直轴上装的待测物体作简谐振动。

扭摆的简谐振动：将待测物体装在垂直轴上，并转过一定角度 ，在弹簧

图

2-1 扭摆构造简图

的恢复力矩作用下，物体开始绕垂直轴

实验2-10 扭摆法测物体的转动惯量

(兰州大学)

【引言】

转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。刚体相对于某转轴的转动惯量，是组成刚体的各质元质量与它们各自到该转轴距离平方的乘积之和。

刚体的转动惯量与以下因素有关：

刚体的质量：各种形状刚体的转动惯量都与它自身的质量成正比；

转轴的位置：并排的两个刚体的大小、形状和质量都相同，但转轴的位置不同，转动惯量也不同；

质量的分布：质量一定、密度相同的刚体，质量分布不同（即刚体的形状不同）转动惯量也不同。

如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械部件、电动机转子和枪炮的弹丸等。

转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。本实验使物体做扭转摆动，由摆动周期以及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。

在国际单位制中，转动惯量的单位是kg?m（千克·米2）。

【实验目的】

1. 测定弹簧的扭转常数

2. 用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较 3. 验证转动惯量平行轴定理

【实验仪

实验2-10 扭摆法测物体的转动惯量

(兰州大学)

【引言】

转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。刚体相对于某转轴的转动惯量，是组成刚体的各质元质量与它们各自到该转轴距离平方的乘积之和。

刚体的转动惯量与以下因素有关：

刚体的质量：各种形状刚体的转动惯量都与它自身的质量成正比；

转轴的位置：并排的两个刚体的大小、形状和质量都相同，但转轴的位置不同，转动惯量也不同；

质量的分布：质量一定、密度相同的刚体，质量分布不同（即刚体的形状不同）转动惯量也不同。

如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械部件、电动机转子和枪炮的弹丸等。

转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。本实验使物体做扭转摆动，由摆动周期以及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。

在国际单位制中，转动惯量的单位是kg?m（千克·米2）。

【实验目的】

1. 测定弹簧的扭转常数

2. 用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较 3. 验证转动惯量平行轴定理

【实验仪

实验3

用三线摆测定物体的转动惯量

实验3 用三线摆测定物体的转动惯量

转动惯量是刚体在转动中惯性大小的量度，它与刚体的质量的大小、转轴的位置和刚体质量的分布有关。对于形状简单规则的均匀刚体，测出其外形尺寸和质量，可用数学方法计算出其绕特定转轴的转动惯量，而对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体用数学方法求转动惯量非常困难，有时甚至不可能，一般要通过实验方法来测定。测定刚体转动惯量的实验方法有多种，如三线摆法及转动惯量仪法等。本实验用三线摆法测定刚体的转动惯量，其特点是操作简单。为了便于与理论计算值比较，实验中被测物体仍采用形状简单规则的刚体。对于形状较复杂的刚体，如枪炮、弹丸、电动机转子、机器零件等都可以测量出其转动惯量。

【实验目的】

1. 学会正确测量长度、质量和时间的方法； 2. 用三线摆测定圆盘和圆环对称轴的转动惯量； 3. 验证转动惯量的平行轴定理。

【实验仪器】

FB210A型三线摆组合实验仪、FB213A型数显计时计数毫秒仪、米尺、游标卡尺。

【实验原理】

物理学中转动惯量的数学表达式为I??m?ri2i。式中，mi为质元的质量、ri为该质元

到转轴的距离。

1．测定悬盘绕中心轴的转动惯量J0 图1是三线摆实验装置的示意图。上

中国石油大学现代远程教育

大学物理（一）课程实验报告

所属教学站:

姓名：学号：

年级专业层次：学期：扭摆法测定物体转动惯量

实验时间：实验名称：

小组合作：是O否O 小组成员:

1、实验目的：

1）用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数，并与理论值进行比较；2）验证转动惯量平行轴定理。

2、实验设备及材料：

1）扭摆及几种待测转动惯量的物体；

空心金属圆柱体、实心塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的稀金属杆，杆上有两块可以自由移动的金属滑块；

2）游标卡尺、米尺、物理天平

3）转动惯量测试仪：由主机和光电传感器两部分组成。

3、实验原理：

1）转动惯量的测量

转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量，与转动惯量的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由于摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。

扭摆的构造如图1所示，在垂直轴1上装有一根薄片状的螺旋弹簧2,用以产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，以降低摩擦力矩，3为水平仪，用来调整系统平衡。

将物体在水平面内转过一角度9后，在弹簧的恢复力

矩作用下，物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克

定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩 M

实验3

用三线摆测定物体的转动惯量

实验3 用三线摆测定物体的转动惯量

转动惯量是刚体在转动中惯性大小的量度，它与刚体的质量的大小、转轴的位置和刚体质量的分布有关。对于形状简单规则的均匀刚体，测出其外形尺寸和质量，可用数学方法计算出其绕特定转轴的转动惯量，而对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体用数学方法求转动惯量非常困难，有时甚至不可能，一般要通过实验方法来测定。测定刚体转动惯量的实验方法有多种，如三线摆法及转动惯量仪法等。本实验用三线摆法测定刚体的转动惯量，其特点是操作简单。为了便于与理论计算值比较，实验中被测物体仍采用形状简单规则的刚体。对于形状较复杂的刚体，如枪炮、弹丸、电动机转子、机器零件等都可以测量出其转动惯量。

【实验目的】

1. 学会正确测量长度、质量和时间的方法； 2. 用三线摆测定圆盘和圆环对称轴的转动惯量； 3. 验证转动惯量的平行轴定理。

【实验仪器】

FB210A型三线摆组合实验仪、FB213A型数显计时计数毫秒仪、米尺、游标卡尺。

【实验原理】

物理学中转动惯量的数学表达式为I??m?ri2i。式中，mi为质元的质量、ri为该质元

到转轴的距离。

1．测定悬盘绕中心轴的转动惯量J0 图1是三线摆实验装置的示意图。上

扭摆法测物体的转动惯量(实验报告评分标准)

扭摆法测物体的转动惯量（实验报告评分标准）

一 实验预习（20分）

学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤 ⑤自行设计实验数据记录表格等五部分。 以各项表述是否清楚、完整，版面是否整洁分三段给分。

预习报告不合格者，不允许进行实验。该实验应重新预约，待实验室安排时间后进行实验（实验前还应预习实验）。 二 实验操作过程（20分）

学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定待测物体外形尺寸，用天平测出相应质量，填入表格：第二步调节扭摆仪顶面水平（水泡居中），用转动惯量测试仪分别测定各待测物体的摆动周期，填入对应的表格中；第三步实验仪器整理。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三段给分。

三 实验纪律（10分）

学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否

以上三项成绩不足30分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生课后完成一份完整的实验报告。 四、数据记录及处理（35分）

2数据记录及处理

学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书

优质参考文档

大学物理实验之用三线摆测物体的转动惯量

1、了解三线摆原理，并以此测物体的转动惯量。 2、掌握秒表、游标卡尺等测量工具的使用方法，掌握测周期的方法。 3、加深对转动惯量概念的理解。 1、三线摆测转动惯量的原理。 2、准确测量三线摆扭摆周期。 讲授、讨论与演示相结合。 3学时。

转动惯量是刚体转动惯性的量度，它的大小与物体的质量及其分布和转轴的位置 有关。对质量分布均匀、形状规则的物体，通过外形尺寸和质量的测量，就可以算出 其绕定轴的转动惯量，而质量分布不均匀、形状不规则物体的转动惯量则要由实验测 出。本实验利用三线摆测出圆盘和圆环对中心轴的转动惯量并与理论值进行比较。

三线扭摆法测量转动惯量的优点是：仪器简单，操作方便、精度较高。 一、实验目的

1、了解三线摆原理，并以此测物体的转动惯量。

2、掌握秒表、游标卡尺等测量工具的使用方法，掌握测周期的方法。 3、加深对转动惯量概念的理解。 二、实验仪器

三线摆仪，秒表，游标卡尺，钢直尺，水准器，待测圆环。 三、实验原理

三线摆实验原理如图所示，圆盘(下盘)由三根悬线悬挂于启动盘(上盘)之下，两圆盘圆心位于同一竖直轴上。轻扭上盘，在悬线扭力的作用下、圆盘可绕其中心竖轴作小幅扭摆运动。

实验 三线摆法测量物体的转动惯量

转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特征的一个物理量。转动惯量的大小除与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度）有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定轴的转动惯量。但是工程实践中，我们常常碰到大量的形状复杂，且质量分布不均匀刚体，理论计算将极其复杂，通常采用实验方法来测定。

转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。测量刚体转动惯量的方法有多种，三线摆法具有设备简单、直观、测试方便的优点。

一.实验目的

1. 学会用三线摆测量物体的转动惯量。 2. 学会用积累放大法测量扭摆运动的周期。 3. 验证转动惯量的平行轴定理。

二. 实验仪器

DH4601转动惯量测试仪，计时器，圆环，圆柱体，游标卡尺，米尺，水平仪

三. 实验原理

图1是三线摆实验装置的示意图。上、下圆盘均处于水平，悬挂在横梁上。三个对称分布的等长悬线将两圆盘相连。上圆盘固定，下圆盘转动角很小，且略去空气阻力时，扭摆的运动可以近似的看作简谐运动。根据能量守恒定律和刚体的转动定律均可以导出物体绕中心轴OO’的转动惯量（推导过

实验3

用三线摆测定物体的转动惯量

实验3 用三线摆测定物体的转动惯量

转动惯量是刚体在转动中惯性大小的量度，它与刚体的质量的大小、转轴的位置和刚体质量的分布有关。对于形状简单规则的均匀刚体，测出其外形尺寸和质量，可用数学方法计算出其绕特定转轴的转动惯量，而对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体用数学方法求转动惯量非常困难，有时甚至不可能，一般要通过实验方法来测定。测定刚体转动惯量的实验方法有多种，如三线摆法及转动惯量仪法等。本实验用三线摆法测定刚体的转动惯量，其特点是操作简单。为了便于与理论计算值比较，实验中被测物体仍采用形状简单规则的刚体。对于形状较复杂的刚体，如枪炮、弹丸、电动机转子、机器零件等都可以测量出其转动惯量。

【实验目的】

1. 学会正确测量长度、质量和时间的方法； 2. 用三线摆测定圆盘和圆环对称轴的转动惯量； 3. 验证转动惯量的平行轴定理。

【实验仪器】

FB210A型三线摆组合实验仪、FB213A型数显计时计数毫秒仪、米尺、游标卡尺。

【实验原理】

物理学中转动惯量的数学表达式为I??m?ri2i。式中，mi为质元的质量、ri为该质元

到转轴的距离。

1．测定悬盘绕中心轴的转动惯量J0 图1是三线摆实验装置的示意图。上