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[!--downpath--]一、實(shí)驗(yàn)名稱：扭擺法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、測(cè)定扭擺的儀器常數(shù)（彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)）K。2、測(cè)定熟料圓錐體、金屬圓筒、木球與金屬狹長(zhǎng)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。3、驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的平行軸定律。三、實(shí)驗(yàn)器材：扭擺、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩測(cè)試儀、金屬圓筒、實(shí)心塑膠圓錐體、木球、驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)力矩平行軸定律用的金屬細(xì)桿（桿上有兩塊可以自由聯(lián)通的金屬滑塊）、游標(biāo)千分表、米尺、托盤天平。四、實(shí)驗(yàn)原理：1、測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的構(gòu)思與原理將物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)以角度后，在彈簧的恢復(fù)扭矩作用下物體就開(kāi)始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。更具胡克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而形成的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩M為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。若使I為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，β為角加速度，由轉(zhuǎn)動(dòng)定理M上式表示扭擺運(yùn)動(dòng)具有角簡(jiǎn)諧震動(dòng)的特點(diǎn)，角加速度與角位移成反比，且方向相反。等式的解為cos(為簡(jiǎn)諧震動(dòng)的角振幅，為初相位角，為角速率。諧振動(dòng)的周期為中任何一個(gè)量已知時(shí)即可估算出另外一個(gè)量。本實(shí)驗(yàn)使用一個(gè)幾何形狀規(guī)則的小塑膠圓錐，它的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩可以按照質(zhì)量和幾何規(guī)格用理論公式直接估算得到，將其置于扭擺的金屬載物盤上，通過(guò)測(cè)定其在扭擺儀上擺動(dòng)時(shí)的周期，可算出儀器彈簧的K值。若要測(cè)定其他形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，只需將待測(cè)物體安放到同一扭擺儀底部的各類治具上，測(cè)定其擺動(dòng)周期，即可算出該物體繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
假定扭擺上只放置金屬載物圓盤時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為，由轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的可加性，總的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為若要檢測(cè)任何一種物體的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，可將其置于金屬載物盤上，測(cè)出擺動(dòng)周期T，就可算出其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩I，即本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)木球和金屬細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，沒(méi)有用金屬載物盤，分別用了支架和夾鉗，則計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)須要交納支架和夾鉗的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。1、驗(yàn)證物體轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的平行軸定律本實(shí)驗(yàn)借助金屬細(xì)桿和兩個(gè)對(duì)稱放置在細(xì)桿兩側(cè)凹槽內(nèi)的滑塊來(lái)驗(yàn)證平行軸定律。檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，可得整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的實(shí)驗(yàn)值為當(dāng)滑塊在金屬細(xì)桿上聯(lián)通的距離為x時(shí)，依照平行軸定律，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的理論估算公式應(yīng)為夾鉗滑塊滑塊滑塊為滑塊通過(guò)滑塊形心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩理論值。假如檢測(cè)值I與理論估算值相吻合，則說(shuō)明平行軸定律得證。五、實(shí)驗(yàn)步驟：1、熟悉扭擺的構(gòu)造及使用方式，熟悉轉(zhuǎn)動(dòng)力矩測(cè)試儀的使用技巧。2、測(cè)出塑膠圓錐體的直徑，金屬圓筒的內(nèi)、外徑幾種常見(jiàn)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式，木球半徑，金屬狹長(zhǎng)桿厚度及個(gè)物體質(zhì)量（各檢測(cè)3裝上金屬載物盤，調(diào)整光電探頭的位置使載物盤上的擋光桿處于其缺口中央且能擋住發(fā)射、接受紅外光線的小孔。測(cè)定擺動(dòng)周期（在估算木球的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，應(yīng)交納支架的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩）。將滑塊對(duì)稱放置在細(xì)桿兩側(cè)的凹槽內(nèi)，此時(shí)滑塊質(zhì)心理轉(zhuǎn)軸的距離分別為5.00cm，10.00cm，15.00cm，20.00cm，25.00cm，測(cè)定擺動(dòng)周期T，驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的平行軸定律（在估算轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，應(yīng)交納治具的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩）。
六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的測(cè)定/kg幾何規(guī)格/kg幾何規(guī)格/kg幾何規(guī)格5.0010.0015.0020.0025.00實(shí)驗(yàn)值/-4理論值/-4百分差七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：(915.410(12...04481.1710..53710(135.01061...04482.1000..97210治具八、預(yù)習(xí)思索題：1、如何檢測(cè)扭擺彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)？答：檢測(cè)出金屬載物盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期、小塑膠圓錐的質(zhì)量、直徑、轉(zhuǎn)動(dòng)周期，通過(guò)公式可估算出扭轉(zhuǎn)系數(shù)。2、如何測(cè)定任意形狀的物體繞特定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩？答：可借助平行軸定律。先測(cè)定物體繞與特定軸平行的過(guò)物體剛體的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩J'，儀器可用扭擺或三線擺。若特定軸與過(guò)剛體軸的距離為L(zhǎng)，則物體繞特定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩3、數(shù)字計(jì)時(shí)儀的儀器偏差是0.01s，實(shí)驗(yàn)中為何要檢測(cè)10個(gè)周期？答：由于在檢測(cè)過(guò)程中有所謂的正負(fù)誤差，在檢測(cè)量較小時(shí)，這種偏差值可能會(huì)占有較大的比列即相對(duì)誤差幾種常見(jiàn)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式，因而在檢測(cè)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)慕档蜋z測(cè)次數(shù)或則檢測(cè)量分散偏差，或則說(shuō)減少相對(duì)誤差的值。
4、如何驗(yàn)證平行軸定律？答：采用三線擺和質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀來(lái)驗(yàn)證九、操作后思索題：1、在檢測(cè)形狀規(guī)則的物體的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，若物體在載物盤中放置不平穩(wěn)，會(huì)對(duì)估算結(jié)果形成哪些影響？答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果不精確，出現(xiàn)較大偏差。2、扭擺角度的大小對(duì)檢測(cè)會(huì)形成哪些影響？答：彈簧扭擺常數(shù)K不是固定值，與扭擺角度略有關(guān)系，扭擺角在90度左右基本相同，在小角度時(shí)K偏小。3、驗(yàn)證平行軸定律時(shí)，為何不用一個(gè)圓錐體而采用兩個(gè)對(duì)稱放置？答：若只用一個(gè)，則圓盤會(huì)遭到一個(gè)沿盤切向的扭矩的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，必然會(huì)引起磨擦扭矩的降低。一方面減小了檢測(cè)偏差。另一方面影響儀器的使用壽命。若果采用兩個(gè)對(duì)稱放置，兩扭矩大小相等，方向相反，于是互相抵消了。