转动惯量实验报告

来源：动视网责编：小OO 时间：2025-09-27 08:24:19

转动惯量实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：转动惯量的测量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1，测定弹簧的扭转常数,2，用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较,3，验证转动惯量平行轴定理二、实验原理：将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比，即，式中，为弹簧的扭转常数；根据转动定律，，式中，为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度

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导读南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：转动惯量的测量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1，测定弹簧的扭转常数,2，用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较,3，验证转动惯量平行轴定理二、实验原理：将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比，即，式中，为弹簧的扭转常数；根据转动定律，，式中，为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度

南昌大学物理实验报告

课程名称：大学物理实验

实验名称：转动惯量的测量

学院：专业班级：

学生姓名：学号：

实验地点：座位号：

实验时间：

一、实验目的：

1，测定弹簧的扭转常数,

2，用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较,

3，验证转动惯量平行轴定理
二、实验原理：将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比，即，式中，为弹簧的扭转常数；根据转动定律，，式中，为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度，由上式得令 ,忽略轴承的磨擦阻力矩，得上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反。此方程的解为：式中，为谐振动的角振幅，为初相位角，为角速度，此谐振动的周期为综上，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，并在和中任何一个量已知时即可计算出另一个量。由公式（2-10-4）可得出或为金属载物盘绕转轴的转动惯量，为另一物体的转动惯量理论值，该物体为质量是，外径为的圆柱体，则，是只有载物盘时测得的周期，是载物盘上加载后测得的周期。最后导出弹簧的扭摆常数平行轴定理：若质量为的物体绕通过质心轴的转动惯量为时，当转轴平行移动距离为时，则此物体对新轴线的转动惯量变为。本实验通过移动细杆上滑块的位置，来改变滑块和转轴之间的距离。
三、实验仪器：扭摆，塑料圆柱体，金属空心圆筒，实心球体，金属细长杆（两个滑块可在上面自由移动），数字式定数计时器
四、实验内容和步骤：1.调节扭摆底座底脚螺丝，使水准泡中气泡居中； 2.将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上，调整挡光杆位置，测出其摆动周期T0，测3次，求平均。 3.将小塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1，测3次，求平均。 4.取下小塑料圆柱体，在载物盘上放上大塑料圆柱体测出振动周期T2，测3次，求平均。 3.取下大塑料圆柱体，将金属圆筒放在载物盘上测出摆动周期T3，测3次，求平均。 5.取下载物盘，测定塑料球及支架的摆动周期T4，测3次，求平均。 8.取下塑料球，将金属细杆和支架中心固定，测定其摆动周期T5，测3次，求平均。 9.将滑块对称地放置在细杆两边的凹槽处，滑块质心离转轴的距离分别取5.0，10.0，15.0，20.0，25.0厘米时，测定细杆不同的摆动周期。计算转动惯量，验证平行轴定理。
五、实验数据与处理： 1.由载物盘转动惯量、塑料圆柱体的转动惯量理论值及塑料圆柱体放在载物盘上总的转动惯量，计算： 2计算各种物体的转动惯量，并与理论值进行比较物体名称	质量 (kg)	几何尺寸 (10-2m)		周期 (s)		转动惯量理论值 (10-4kgm2)	转动惯量实验值 (10-4kgm2)
金属载物盘		D		T	0.727	=5.4388	=5.4363
					0.7271
					0.7268
					0.727
小塑料圆柱	0.356	D	5	T	1.001	=1.1125	=1.124
					1.003
					1.002
					1.002
大塑料圆柱	0.712	D	5	T	1.217	=2.225	=2.213
					1.217
					1.235
					1.223
金属圆筒	0.65	D外	10	T	1.492	=16.94	=16.7030
					1.492
					1.492
		D内	9.4
					1.492
塑料球	1	D	6.7	T	1.338	=15.7628	=16.612
					1.335
					1.333
					1.335
金属细杆	0.134	L	60	T	2.11	=40.3055	=40.0753
					2.111
					2.11
					2.11

3，验证平行轴定理

x (10-2m)	5.00	10.00	15.00	20.00	25.00
摆动周期 T(s)	2.408	3.107	4.007	4.995	6.055
	2.409	2.95	4.008	5.012	6.045
	2.41	3.102	4.006	5.013	6.057
	2.7007	3.053	4.007	5.007	6.052
实验值(×10-4kgm2)	53.8614	88.0584	148.1343	231.3121	338.3040
理论值(×10-4kgm2)	53.0675	88.9175	148.6675	232.3175	339.8675
百分误差	1.4960%	-0.9662%	-0.3587%	-0.4346%	0.4600%

六、误差分析：

（1）支座也有转动惯量；

（2）扭摆在摆动时，圆柱与金属载物盘以及固定螺栓等处并不能恰好吻合，多次摆动后，衔接处可能会有松动的情况，该误差也不能忽略；

（3）在验证平行轴定理的实验中，滑块所处的位置也是近似等于代入的计算值，也对结果产生影响；

（4）在实验中扭摆转动时，弹簧片也有明显的震颤，也对实验结果造成了一定的误差。

七、思考题：

八、附上原始数据：

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南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：转动惯量的测量学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1，测定弹簧的扭转常数,2，用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较,3，验证转动惯量平行轴定理二、实验原理：将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比，即，式中，为弹簧的扭转常数；根据转动定律，，式中，为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度

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