【数据处理】刚体的转动惯量优化版

【数据处理】刚体的转动惯量（优化版）【数据处理】刚体的转动惯量（优化版）

一、实验目的

1.掌握刚体转动惯量的概念及计算方法；

2.学习用实验方法测定刚体的转动惯量；

3.分析实验误差来源，提高实验精度

二、实验原理转动惯量是描述刚体在转动过程中惯性大小的物理量，用字母I表示对于一个质点，其转动惯量为m/,其中m为质点质量，r为质点到转轴的垂直距离对于一刚体，其转动惯量为各质点转动惯量之和即I=Xmiri2其中，mi为刚体各质点的质量，ri为各质点到转轴的垂直距离本实验采用旋转法测量刚体的转动惯量实验装置包括支架、滑轮、细线、祛码盘、祛码、刻度尺和秒表实验时，将待测刚体固定在支架上，通过滑轮和细线将祛码盘与刚体相连释放祛码盘，使其带动刚体旋转通过测量祛码下落的时间和祛码的质量，可以计算出刚体的转动惯量

三、实验步骤

1.将实验装置安装好，确保支架竖直，滑轮灵活，细线紧绷；

2.将待测刚体固定在支架上，使其转轴与滑轮轴线重合；

3.在祛码盘上放置适当质量的祛码，使其质量远小于待测刚体的质量；

4.将细线的一端固定在祛码盘上，另一端绕过滑轮与待测刚体相连；

5.释放祛码盘，使其带动刚体旋转用秒表记录祛码下落的时间t；

6.重复步骤5多次，取平均值作为最终测量结果；

7.用刻度尺测量待测刚体的尺寸，计算其转动惯量的理论值；

8.分析实验误差来源，进行数据处理

四、实验结果与分析

1.实验数据记录表序祛码质量m g下落时间t s平均卜落时间t s号

1502.

52.

521003.

02.

7531503.

52.

7542004.

03.

052504.

53.

252.实验结果分析1根据实验数据记录表，可以得到祛码下落时间的平均值为t=

2.5+

2.75+

2.75+

3.0+

3.25/5=

2.9s2根据转动定律，有mgh=1/2132其中，h为祛码下落的高度，可通过刻度尺测量得到；3为刚体的角速度，可通过测量祛码下落的时间和刚体的尺寸计算得到将已知数据代入上式，可求得待测刚体的转动惯量Io3将实验测得的转动惯量I与理论计算值进行比较，分析误差来源可能存在的误差来源包括细线与滑轮之间的摩擦、空气阻力、祛码盘与待测刚体之间的摩擦等为减小误差，可以采取以下措施选用更轻、更细的线以减少摩擦；选用更重的祛码以减小空气阻力的影响；保持实验装置的清洁以减少摩擦等。