转动惯量实验报告数据处理.docx

转动惯量实验报告数据处理篇一：转动惯量的实验分析报告 转动惯量的测量实验分析报告 一、数据处理 （1）用游标卡尺、米尺、天平分别测出待测物体的质量和必要的几何尺寸如塑料圆柱的直径，金属圆筒的内、外径，木球的直径以及金属细杆的长度等 （2）计算扭摆弹簧的扭转常数K,计算公式为： I1 K?4?2?0.04118725033N?M 2 T1?T2 2 （3）测定塑料圆柱、金属圆筒、木球与金属细杆的转动周期，计算转动惯量的实验值，并与理论值相比较，求出百分比误差 百分比误差= 理论值-实验值 ?100 理论值 以上各测量值均记录在表3-2-1中，具体计算公式也包含在表格中 表3-2-1 刚体转动惯量的测定 （4）验证平行轴定理改变滑块在金属细杆上的位置，测定转动周期，测 量数据记录在表3-2-2中计算滑块在不同位置出系统的转动惯量，并与理论值比较，计算百分比误差其中测得m滑块=0.2397kg 表3-2-2 平行轴定理的验证 从以上实验结果可知，实验结果与理论计算结果百分比误差在百分之十以内，理论值与实验值的拟合较为合理，可有效地验证测定刚体的转动惯量并验证平行轴定理。

其中，误差来源主要有以下几点： （1）圆盘转动的角度大于90度，致使弹簧的形变系数发生改变 （2）没有对仪器进行水平调节 （3） 圆盘的固定螺丝没有拧紧 （4） 摆上圆台的物体有一定的倾斜角度 三、思考题 （一）预习思考题 1、如何测量扭摆弹簧的扭转系数K? 答：先测出小塑料圆柱的几何尺寸及质量，得到小塑料圆柱的转动惯量理 21 论值为I1 ?m1D1，再测量出金属载物盘的转动周期T0及小塑料圆柱的转动周 8 I1 期为T1，利用计算公式K?4?2代入数据即可求出K 2 T1?T2 2 2.如何测定任意形状的物体绕特定轴转动的转动惯量？ 答：利用题1中测得的I1 、T1和T0得到金属载物盘的转动惯量为 I1 T1 I0?2,将待测物体放在金属载物盘上，测出其转动惯量周期为T2，再利2 T1?T0 2 KT2 用计算公式I2=?I0即可得到该物体的转动惯量 2 4? 3.数字计时仪的仪器误差为0.01s,试验中为什么要测量10个周期？ 答：实验中除了仪器误差外，还有其他误差，如随机误差、系统误差等不一定要测量10个周期，只是10个周期来计算的话可大大减少误差，也可以多测几个周期，但限于人力和资源的使用，一般测量10个周期就可以达到精度了。

（二）操作后思考题 1.在测量形状规则的物体的转动惯量时，若物体在载物台上放置不平稳，会对计算结果产生什么影响？ 答：如果物体在载物台上放置不平稳的话，它的实际转动惯量相比百分比 误差会加大，使转动惯量的理论值与实验值相差太大，得不到正确的实验结论 2.扭摆法角度的大小对测量会产生什么影响？ 答：弹簧的劲度系数不是一个固定常数，它与转动的角度略有关系若扭摆角度过小，K值变小；若扭摆角度大于90，致使弹簧的劲度系数发生改变；若扭摆角度在90左右时，弹簧的扭转常数K基本相同 2 3.验证平行轴定理时，为什么不用一个圆柱体而采用两个对称位置？ 答：若只用一个，则圆盘会受到一个沿盘切向的力矩的作用，转动时，必然导致摩擦力矩的增加，一方面增大了测量误差，另一方面影响仪器的使用寿命如果采用两个对称的位置，两力矩大小相等，方向相反，相互抵消了 4.采用本实验测量方法，对测量试样的转动惯量大小有什么要求？ 答：转动惯量反映出物体转动状态下的惯性，转动惯量大的物体的角速度更难被改变因此，为了测得较为准确的转动惯量，必须使刚体的角速度变化较小，即刚体的转动惯量要求较大一些 篇二：转动惯量实验报告 南昌大学物理实验报告 课程名称： 大学物理实验 实验名称： 学院： 专业班级： 学生姓名： 学号： 实验地点： 座位号： 实验时间： 篇三：用扭摆法测定转动惯量实验数据处理实例 转动惯量实验数据处理实例 〔数据记录与处理〕 1、 测量扭转常数和载物金属盘转动惯量 表1 测量塑料圆柱的直径D数据 次数 1 99.96 2 99.98 3 99.98 4 99.98 5 99.96 平均值 99.97 S/mm 0.05 u/mm 0.01 σ/mm 0.05 D/mm 表2 测量载物金属盘与塑料圆柱的质量和摆动周期数据 （1）塑料圆柱的转动惯量理论值 I1?? 2 18 mD 2 ?8.895?10 ?4 (kg.m) 2 估算不确定度：?I?I1 1 ?2?D??m? ??????m??D ? ??? 2 ?0.009?10 ?4 (kg.m) 2 塑料圆柱转动惯量理论值结果表示：（2）测量扭转系数 仪器弹簧的扭转系数k： k?4? 2 2 I1??(8.895?0.009)?10B?0.1% ?4 (kg.m) 2 I1T1?T0 2 ?4? 2 8.895?101.2400 2 ?4 2 ?0.74000 2 ?3.5470?10 ?2 (kg.m.s 2?2 ?N.m) 估算不确定度：?k? 4? 2 2 2 T1?T0 ?I 2 1 ?2I1 T1?T 1 ??2 2 ?T?T 0?1?2I1 T0?T? 0??? ??T12?T02?? ?2 ? ??0.004?10?2(N.m) ?? 2 扭转常数k的结果表示： k?(3.547?0.004)?10B?0.12% (N.m) （3）金属载物盘的转动惯量 I0? kT04? 22 ? 3.547?10 ?2 ?0.74000 2 2 4?3.14 ?4.925?10 ?4 (kg.m) 2 （4）塑料圆柱的转动惯量测量值 I1? kT14? 22 ?I0? 3.547?10 ?2 ?1.24 2 2 4?3.14 ?4.925?10 ?4 ?8.904?10 ?4 (kg.m) 2 相对百分误差：B? I1?I1?I1? ?100%? 8.904?8.895 8.895 ?100%?0.1% 2、测量金属圆筒和木球的转动惯量 表3 金属圆筒的内径d、外径D与木球的直径D 测量数据 表4 金属圆筒、木球的质量与摆动周期测量数据 （1）金属圆筒的转动惯量 ??理论值：I2 18 m(D?d)?14? 2 2 2 18 ?0.6902?(99.97?93.93)?101 ?3.547?10 -2 2 22?6 ?1.623?10 ?4 ?3 (kg.m) ?3 2 测量值：I2?kT2?I0? 2 4? 2 ?1.54?4.925?10?1.640?10(kg.m) 2 相对百分误差：B? ?I2?I2 ?I2 110 ?100%? .640?.1623 1.623 ?100%?1% （2）木球的转动惯量 ??理论值：I3 11014? 2 mD ?kT 2 2 ?0.7235?136.1?10 14? 2 2?6 ?1.340?10 2 ?3 (kg.m) ?4 2 测量值：I3??I球支架? ?3.547?10 -2 ?1.22?0.179?10?1.339?10 ?3 (kg.m) 2 相对百分误差：B ?4、验证平行轴定理 ?I3?I3 ?I3 ?100%? .339?1.340 1.339 ?100%?0.07% 表5 金属圆筒、木球的质量与摆动周期测量数据 1 其他测量数据如下： 金属杆长度，610.0mm；质量，133.5g；金属杆夹质量，65.0g；球夹质量，42.5；滑块质量，0.4587kg。

（1）作Ix～x图线 2 2 2 根据图线可知，Ix与x成线性关系，实验结果与平行轴定理相符，验证了平行轴定理Ix与x的线性拟合关系为 Ix＝0.0482x+0.0277，其中单位的Ix为10kg.m；x的为10m 由此可知，两个金属滑块的质量m＝0.482kg；两个金属滑块绕质心轴的转动惯量Ic＝0.27710-4kg.m2 （2）金属细杆转动惯量的理论值和实验值 金属细杆的转动惯量理论值I‘杆： ??I杆 112mL? 2 2-322-42 112 ?0.1335?0.6100＝4.140?10 2?3 (kg.m) 2 金属细杆的转动惯量测量值I杆： I杆? 14? 2 kT4?I杆支架? 2 14? 2 ?3.547?10 -2 ?2.15?0.232?10 2?4 ＝4.134?10 ?3 (kg.m) 2 相对百分误差：B? ?I杆?I杆 ?I4 ?100%? 4.134?4.140 4.140 ?100%?0.14% 〔实验结果与结论〕 在常温常压条件下，测量结果为： 1．塑料圆柱转动惯量理论值 I1??(8.895?0.009)?10B?0.1% ?4 (kg.m) 2 2．扭转常数 2 k?(3.547?0.004)?10B?0.12% ?2 (N.m) 3．验证平行轴定理实验结果与理论相符。