转动惯量的测量研究

转动惯量是物体转动惯性大小的量度，对于大多数形状复杂、质量分布不均匀的物体，通常要用实验的方法来测定其转动惯量，本设计性实验通过对不同的测量转动惯量的方法研究，加深对有关物理过程、物理规律及其应用的理解和认识 .  
【预习要求】 
1 . 阅读实验三“转动惯量的测定”
 
【实验目的】
 
1. 学会根据物理过程和物理规律进行实验设计 .

2. 掌握消除各种误差因素的方法，提高测量精度 .

3. 讨论不同的测量转动惯量的方法和特点 .
 
【实验仪器】
 
　　刚体转动实验仪，秒表，数字毫秒计，扭摆，三线摆，天平，游标卡尺等
 
【实验要求】
 
1. 试从原理上设计一实验，测定一自行车轮子绕中心轴旋转的转动惯量 ( 无车胎 ) 要求给出原理、公式及推导、所需仪器、步骤并进行误差分析 .

2. 用一种方法测量铁锤、杆或环的转动惯量 .
 
【实验提示】
 
一、原理设计

完成这一实验可以有很多方案．以下给出几个参考方案，只给出原理，具体实验过程和数据处理方法自拟．

方案一 三线扭摆法 ( 略 )

方案二 如图 25-1 所示，测出下落高度 h 、车轮半径 r 、 m 及 m 下落高度 h 所需时间 t( 忽略阻力 ) ，由 　　　(25-1) 式可得到转动惯量 (25-1)

方案三 如图 25-2 所示，测出 m 1 、 m 2 、车轮半径 r 、下落高度 h 及下落时间 t ，由 (25-2) 式可求得转动惯量 .

(25-2)

方案四 使车轮沿倾角为 q 、长为 l 的斜面无滑动地滚下，测出时间 t 、车轮半径 r ，由 (25-3) 式得到转动惯量 .

(25-3)

方案五 将车轮的一根辐条上穿一细孔，该孔距轴心的距离为 h ，一细杆从孔中穿过，使车轮构成一复摆，测出周期 T ，得到

(25-4)

方案六 在车轮的边缘固定一质量为 m 0 ，但体积很小的物体，使车轮绕轴摆动，测出车轮半径 r 及摆动周期 T ，得到

(25-5)