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《用三線擺法測定物體的轉動慣量》的示范報告
一、教學目的 ：
1、學會用三線擺測定物體圓環(huán)的轉動慣量；
2、學會用累積放大法測量周期運動的周期；
4、學習運用表格法處理原始數(shù)據(jù)，進一步學習和鞏固完整地表示測量結果；
5、學會定量的分析誤差和討論實驗結果。
二、實驗儀器：
1． FB210 型三線擺轉動慣量測定儀
2．米尺、游標卡尺、水平儀、小紙片、膠帶
3 ．物理天平、砝碼塊、各種形狀的待鐵塊三、實驗原理
J
2、 J1 J 0
gRr
[( m m0 )T1
2
m0 T02 ]
4 2 H
通過長度、質量和時間的測量，便可求出剛體繞某軸的轉動慣量。
四、實驗內容
1．用三線擺測定圓環(huán)對通過其質心且垂直于環(huán)面軸的轉動慣量。
2．用三線擺驗證平行軸定理。實驗步驟要點如下：
(1) 調整下盤水平：將水準儀置于下盤任意兩懸線之間，調整小圓盤上的三個旋鈕，改變三懸線的長度，直至下盤水平。
(2) 測量空盤繞中心軸 OO?轉動的運動周期 T 0：設定計時次數(shù)， 方法為按 “置數(shù) ”鍵后，再按 “下調 ”或 “上
調 ”鍵
3、至所需的次數(shù)， 再按 “置數(shù) ”鍵確定。輕輕轉動上盤， 帶動下盤轉動， 這樣可以避免三線擺在作扭擺運動時發(fā)生晃動。 注意扭擺的轉角控制在 5o左右，擺動數(shù)次后， 按測試儀上的 “執(zhí)行 ”鍵，光電門開始計數(shù) （燈
閃）到給定的次數(shù)后，燈停止閃爍，此時測試儀顯示的計數(shù)為總的時間 , 從而擺動周期為總時間除以擺動
次數(shù)。進行下一次測量時，測試儀先按 “返回 ”鍵。
(3) 測出待測圓環(huán)與下盤共同轉動的周期T 1：將待測圓環(huán)置于下盤上，注意使兩者中心重合，按同樣
的方法測出它們一起運動的周期 T 1。
(4) 測出上下圓盤三懸點之間的距離 a 和 b，然后算出懸點到中心的距
4、離 r 和 R（等邊三角形外接圓半
徑）
(5) 其它物理量的測量： 用米尺測出兩圓盤之間的垂直距離 H0 和放置兩小圓柱體小孔間距 2x；用游標
卡尺測出待測圓環(huán)的內、外直徑 2R1、 2R2。
(6) 用物理天平測量圓環(huán)的質量。五、實驗數(shù)據(jù)記錄與處理：
1．實驗數(shù)據(jù)記錄
r
3 a
3.870
0.002
cm ， R
3 b 7.150
0.002 cm
3
3
H0 = 54.60
0.05 cm， 下盤質量 m0 =499.68 0.10 g
待測圓環(huán)質量
m
5、 =192.260
0.020
g
累積法測周期數(shù)據(jù)記錄參考表格
下盤
下盤加圓環(huán)
擺動
1
71.68
1
74.28
50 次
2
72.06
2
74.16
所需
時間
3
71.88
3
74.15
50T
4
71.65
4
74.22
（ s）
5
71.62
5
74.13
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平均
71.78
平均
74.19
周 期T0=1.44
0.01 s
T 1= 1.48
0.01 s
有關長度多次測量數(shù)據(jù)記錄參考表
項目
上盤懸孔
下盤懸孔間
待測圓環(huán)
間距 a
距 b（cm）
外直徑 2R1
內直徑 2R2
次數(shù)
（ cm）
（ cm）
（ cm）
1
6.702
12.388
11.996
11.300
2
6.702
12.360
12.000
11.296
7、
3
6.706
12.390
12.000
11.300
4
6.700
12.386
11.996
11.262
5
6.706
12.390
12.016
11.302
平均
6.703
12.383
12.002
11.292
0.002
0.002
0.002
0.002
50T0 71.68 72.06 71.88 71.65 71.62 5 71.78( s)
T0 71.78 50 1.436(s)
5
2
50Ti
8、50T
2
T0
i 1
0.01(s)
4
0.01 50
50T1
74.28
74.16
74.15
74.22
74.13
5
74.19( s)
5
2
5 0Ti
5T0
T1
74.19 50
1.484(s)
T1
i 1
2
4
0. 0 1 5 0 0.s0 1 ( )
a
9、
6.702
6.702
6.706
6.700
6.706
5
6.703( cm)
5
2
i 1
ai a
0.0022
3
a
4
0.003(cm)
r
a 0. 0 0 2c( m )
3
b 12.388 12.360 12.390 12.386 12.390 5 12.383(cm)
5
2
bi
b
3
b
i 1
10、
0.0022
0.003(cm)
R
b 0. 0 0 2c(m )
4
3
2
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2R1 11.996 12.000 12.000 11.996 12.016 5 12.002( cm)
5
2
2Ri
2R1
2R1
i 1
2
0.002(cm)
4
0.002
2R2
11.300
11.296
11、
11.300 11.262 11.302 5
11.262( cm)
5
2
2Ri
2R2
2
2R2
i
1
0.002(cm)
4
0.002
J J1
J 0
gRr
[(m
m0 )T12
m0T02 ]
4
2 H
979.3
3.38
7.149[(192.26
12、
499.68)
1.4842
499.68
1.4362 ]
4
3.142
54.60
6.158
103 ( g
cm2 )
J
J
R
2
2
R
J
r
2
r
J
m
2
J
2
J
2
J
2
2
2
2
2
m
m0
m
T1
T1
T0
T0
[
gr
[( m m0 )T12
m0 T02 ]] 2
13、
R 2
[
gR
[( m m0 )T1 2
m0T02 ]] 2
r 2
4 2 H
4
2 H
gRr
2
2
2
gRr2
2
2
2
2gRrT1
2
2
2gRrm0T0
2
2
( 4
2 H T1
)
m
[ 4 2 H (T1
T0
)]
m0
[ 4 2 H
( m m0 )]
T1
[
4 2 H
]
T0
0.083
103 ( g cm2 )
14、
J (6.158
0.083) 103 ( g cm2 )
J理論
m ( R12
R22 )
0.5
192.26(6.001 2
5.6482 )
6.528
103 ( g cm2 )
2
E 6.158 6.528 100% 5.7%
6.528
六、結果討論與誤差分析：
1、游標卡尺的正確使用強調測量桿與鉆臺將碰到時，正確讀數(shù)。用完后，測量桿和測量砧
15、之間要松開一段距離。
2、要正確的使用水準儀，盡量使得下盤調節(jié)水平。
3、測量時間時，應該在下盤通過平衡位置時開始記數(shù)，在實驗中對對平衡位置的判斷存在一個誤差，
對記錄的周期有影響。
3
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4、 H0 為平衡時上下盤間的垂直距離，當下盤加上了待測物體后，距離變成了
H。在計算的過程中我們
仍然有 H0 的值來近世 H，對計算結果有一定的影響，
4
《用三線擺法測定物體的轉動慣量》簡明實驗報告
