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大学物理实验教案实验名称扭摆法测定物体转动惯量目的1）熟悉扭摆的构造、使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法；1）学会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，并通过理论公式推算2出物体的转动惯量；）验证转动惯量与距离平方的关系3仪器2扭摆、转动惯量测试仪、游标卡尺、天平实验原理
33.1原理将物体在水平面内转过一定的角度，在扭摆的弹簧的恢复力矩作用下物体绕垂直轴作往返扭转运动根据胡克定律有M=-K®根据转动定律有:M=I B2令G）2=K/L忽略轴承的摩擦阻力矩，由
（1）、2得:上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速与角位移0=Acos@[+0成正比，且方向相反此方程的解为:式中，为谐振动的角振幅，6为初相位角，3为角速度，此谐振动的周期为:A由（）式得:3可见只要知道弹簧扭转常数，测得物体扭摆的摆动周期，便可确定物体的转动惯量I
3.2弹簧扭转常数测量方法本实验利用公式法先测得圆柱体的转动惯量，再用扭摆测出载物盘的摆动周期，再把圆柱Ti体放到载物盘上，测出此时的摆动周期分别代入（）式，整理得T2,4其中为圆柱体的转动惯量Io教学内容
44.1测定扭摆装置的弹簧扭转常数）选择圆柱体，重复次测量其几何尺寸及其质量，根据公式确定其转动惯量；16）把载物盘安装在转轴上并紧固，调整扭摆机座底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心;2）调节好计时装置，并调光电探头的位置使载物盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发3射、接收红外光线的小孔；）让其摆动，重复测量次个周期；4620L）把圆柱体置于载物盘上，再让其摆动并重复次测量个周期5620t
24.2测定球体的转动惯量）将塑料球安装在扭摆的转轴上并紧固；1）让其摆动并重复次测定个周期2610t
4.3验证转动惯量平行轴定理）装上金属细杆（金属细杆中心必须与转轴重合），测定摆动周期（个）；1t10T）将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内，此时滑块质心离转轴的距离分别为
25.00,
10.00,测定摆周期（个）验证转动惯量平行轴定理（计算转动惯量
15.00,
20.00,
25.00cm,t10T,时，应扣除支架的转动惯量）
4.4数据处理方法不确定度的计算方法和作图法实验教学组织及教学要求5讲解原理，测量要求，测量的注意事项；让学生自行操作；检查数据，并要求整理实验教学的重点与难点6重点测定扭摆装置的弹簧扭转常数难点数据运算量较大，容易出错，并键在于要先转换公式后计算实验中容易出现的问题7）弹簧的扭转常数值不是固定常数，它与摆动角度略有关系，摆角左右基本相同，1K90在小角度时变小为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小，摆幅也不宜变化过大；）光电探头应酬放置在挡光杆平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩；2）机座应保持水平状态；3）在安装待测物体时，其支架必须全部套入扭摆主轴，并将止动螺丝旋紧，否则扭摆不4能正常工作；）在称金属细杆与木球的质量时，必须将支架取下否则会带来极大误差5特别注意:测完平行轴定理之后要拆卸装置,圆柱体拆下来时,螺丝要锁紧,否则掉了无法做实验实验参考数据8表测定扭转常数和球体转动惯量1圆柱体（）球M gti20T,n=41s t20T,n=41s Dmmt10T,n=
212355.
2514.
8320.
189.
97213.
3614.
8020.
179.
97013.
3514.
8420.
179.
97213.
3514.
8220.
179.
97013.
3414.
8220.
189.
97013.
3320.
1714.
839.
96613.35表验证转动惯量与距离平方的关系2t杆10T,n=21X=
5.00cm X=
10.00cm X=
15.00cm X=
20.00cm X=
25.00cm
20.
9323.
9330.
8439.
6749.
6959.
9520.
9223.
9130.
7939.
6949.
2159.
9020.
9223.
9130.
6639.
6949.
6859.
9820.
9030.
8459.
9520.
9120.93实验结果检查方法9卡尺最后一位是偶数，圆柱体的直径左右;
9.970转动惯量与距离的平方成正比课堂实验预习检查题目10实验目的，实验原理，实验内容及步骤，注意事项，记录数据表格思考题11）扭转常数值与摆动角度有何关系？怎样才能减小实验的误差？1K。
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