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1、实验六 三线摆,实验目的实验仪器 实验原理 实验内容 问题讨论,实验目的,1.掌握三线摆法测定转动惯量的原理和方法。2.验证平行轴定理。,实验仪器,三线摆米尺游标卡尺天平停表待测物,上圆盘,米尺,吊线(共三条),立柱,下圆盘,定位指示器,底座,上圆盘水平 调整螺丝,实验原理,转动惯量是物体转动惯性的量度。物体对某轴的转动惯量越大，则绕该轴转动时，角速度就越难改变。三线摆法是通过扭转运动测量转动惯量的一种方法。三线摆如图7-1所示，是将半径不同的二圆盘，用三条等长的线联结而成。将上盘吊起时，二圆盘面均被调节成水平，二圆心在同一垂直线上。下盘可绕中心线扭转，其扭转周 期和下盘的质量分布有关，当改
2、变下盘的转动惯量和其质量的比 值，即改变其质量分布时，扭转 周期将发生变化。三线摆就是通 过测量它的扭转周期去求出任一 质量已知物体的转动惯量。,实验内容,一、测量下圆盘的转动惯量1.用物理天平测出下圆盘质量。2.调节仪器的三个底脚螺丝，用水准仪检查三线摆上圆盘的水平；再调节三弦的长度，使下圆盘处于水平。3.用游标卡尺分别测量出上下圆盘中每个悬点间的距离。算出平均值，由此求出上、下圆盘悬点到转轴的距离半径。4.用钢卷尺测出上、下圆盘间的距离。5.轻轻转动上圆盘，使下圆盘作扭转振动。用秒表（或周期测定仪）测出振动30次的时间。重复三次。求出平均值，算出振动周期。6.按式(7-9)求出下圆盘绕转轴
3、的转动惯量。7.用游标卡尺测出下圆盘的直径，由公式 计算出下圆盘绕 转轴的转动惯量的理论值。将测量值与理论值进行比较，分析误差产生的原因。,二、测量待测圆环的转动惯量1.用物理天平测出下圆盘质量。2.将圆环放在下圆盘上，要使圆环的几何轴与转轴重合。3.轻轻转动上圆盘，使下圆盘作扭转振动。用秒表测出振动50次的时间。重复三次。求出平均值，算出振动周期。4.依据式(7-11)计算出待测圆环的转动惯量。5.用游标卡尺分别测出被测物圆环的内、外直径，用公式 算出圆环对几何轴的转动惯量。将测量值与理论值进行比较，分析误差产生的原因。,三、验证转动惯量的平行轴定理 将二个相同的圆柱体，对称地置于下圆盘上，圆柱体中心到下圆盘中心o的距离均为d。又设圆柱体的质量为m1,对圆柱轴线的转动惯量为I1，则根据平行轴定理，可得,问题讨论,1.将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，试讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大，减小还是不一定？说明理由。2.你能否考虑一测量方案，测量一个具有轴对称的不规则形状的物体，对对称轴的转动惯量？3.试从式（7-9）的推导过程考虑，在此实验中应注意哪此问题？,
