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连带率计算公式大学物理实验思考题解答

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-09-16 14:31
tags:转动惯量公式

对数函数的运算法则-心理学基础知识


用三线摆测物体的转动惯量


[预习思考题]
m
0
gRr
1、公式J
0
= T
0
2
依据什么物理原理导出?有什么条件?实验中如
2
4πH
何满足这些条件?
答:该公式依据机械能守恒定律和谐振动规律导出。在公式的推导中运
用了近似公式sinθ
0
≈θ
0
的条件,所以在实验操作中,转动盘 扭动的角度
不能大。转动盘启动后,要观察一段时间,在转角较小时(5左右)开始测
量。
m
0
gRr
2、公式J
0
= T
0
2
中的物理量,哪些是已知的?哪些是待测的?哪
2
4πH
一个量对J
0
的精度影响最大?
答:公式中的已知量是 m
0
、g,待测量是R、r、H和T
0
,其中T
0
对J
0< br>的
精度影响最大。
3、测周期时,为什么要测50个周期的总时间?
答:减小误差。用精度为0.1秒的秒表,测出一个周期的误差是0.1秒,
0.1
测50个周 期的误差为
50
=0.002秒。



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[实验后思考题]
1、三线摆的振幅受空气的阻尼会逐渐变小,它的周期也会随时间变化
吗?
答:振幅反映 出谐振的强度;周期反映的是谐振的频率,这是两个意义
2π
不同的物理量。阻尼振动的周期T = ,阻尼系数β是常数,
22
ω
0
-β
所以周期不随时间而变化。
m
0
gRr(m
0
+m)gRr
22
2、根据J
0
= T 和J+J= T两公式分析说明:加上待
0

2
H
0

2
H
测物后,三线摆的扭动周期是否一定大于空盘的扭动周期?
答:不一定。∵ (J
0
+J)>J
0
,∴(m
0
+m) T
2
>m
0
T
0
2

TT
m
0
+mm
0
+m
或(
m
)·( )

>1。因为
m
>1,所以 不一定大于1,即
T< br>0

0
00
T不一定大于T
0
(可以大于、等于或小 于)。
3、设计验证平行轴定理的实验。
答:将质量为m的圆柱体放在下圆盘中心,测出其对质心轴的惯动量I。,
再将两相同的圆柱体(m ) 对称地置于圆盘中心两侧,测出其扭摆周期T;
然后再将圆柱体的间隔增加1Cm,测一次周期T,直到 圆柱体移至盘边为止。
根据平行轴定理,两圆柱体对圆盘中心轴的转动惯量为:2(I+ md

)(d为
圆柱体质心到中心轴的距离)。加上下圆盘的转动惯量I
0
,则总 转动惯量为:
(m
0
+2m)gRr
2
2(I+ md)+I
0
= T , 于是

2
H

第 2 页 共 3 页
22
4πH4πH
可得:T
2
= ·2 md

+ ·(2I+I
0
)。由上式
(m
0
+2m)gRr (m
0
+2m)gRr
2I+I
0
可知T和d成线性关系,其截距与斜率之比为 。用测得的一组
2m
22
2I+I
0
d、T值,作T-d图线,求 出其截距和斜率,将两者的比值与用
2m
22
算出的数值进行比较。
4、如何测定任意形状物体对特定轴的转动惯量?
提示:基本方法仍是先测下盘的转动惯量J
0
,再将待测物放到盘上,使
二者转轴重 合,测共同的转动惯量J

,则待测物的转动惯量J= J

-J
0
。这
类测量有两种情况:一种是待测物的转轴通过其质量中心。这种情况只须
注意待测物的轴与三线摆的轴重合即可。另一种情况是待测物的转轴不通
过其质量中心,此时待 测物与三线摆的转轴重合时,将引起下盘倾斜(三
悬线受力不均)。为保持下盘水平,要根据具体情况进 行配重,通过配重砝
码保持下盘水平。测出系统的总转动惯量,再减去下盘和砝码的转动惯量,
即得到待测物的转动惯量。


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