刚体转动惯量测定中的平行轴定理的验证心得体会
车辆一班 何泳江 学号:100102114
转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量,是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量,它不仅取决于刚体的总质量,而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体,可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体,用数学方法计算其转动惯量是相当困难的,通常要用实验的方法来测定其转动惯量。因此,学会用实验的方法测定刚体的转动惯量具有重要的实际意义。
实验上测定刚体的转动惯量,一般都是使刚体以某一形式运动,通过描述这种运动的特定物理量与转动惯量的关系来间接地测定刚体的转动惯量。测定转动惯量的实验方法较多,如动力法、扭摆法或复摆法等。我们所讨论的是应用刚体转动动力学原理测定刚体的转动惯量,并对刚体平行轴定理进行验证。
在此我和大家分享一下如何通过本实验来验证刚体平行轴定理的心得体会:
平行轴定理
若有任一轴与过质心的轴平行,且该轴与过质心的轴相距为d,刚体对其转动惯
量为J,则有: J=Jc+md^2
其中Jc表示相对通过质心的轴的转动惯量 这个定理称为平行轴定理
一个物体以角速度ω绕固定轴z轴的转动同样可以视为以同样的角速度绕平行于z轴且通过质心的固定轴的转动。也就是说,绕z轴的转动等同于绕过质心的平行轴的转动与质心的转动的叠加。
方法:
刚体对任意轴的转动惯量, 等于刚体对通过质心并与该轴平行的轴的转动惯
量, 再加上刚体质量与两轴之间距离平方的乘积, 此为平行轴定理.关于此定理的验证, 采用三线摆和刚体转动实验仪来验证.本实验利用刚体转动仪来验证平行轴定理,该过程比较容易简单,只需在实验过程中保证在一个转动的圆盘上以其转动轴为对称轴放置两块物块,测量其转动时的转动惯量J两个物块之间的距离d,与圆盘自身的转动惯量Jc满足下列关系:J=Jc+md^2
即可验证平行轴定理。
注意:
本实验千万不能只在转动轴的一边放物块而另一边不放,因为若只用一个,则
圆盘会受到一个沿盘切向的力矩的作用,转动时,必然会导致摩擦力矩的增加。一方面增大了测量误差。另一方面影响仪器的使用寿命。如果采用两个对称放置,两力矩大小相等,方向相反,于是相互抵消了。这样就达不到验证平行轴定理的效果了。
缺点:
利用此方法测量会产生较大误差,改进方法是一般用复摆验证平行轴定理的方法
来代替该试验方法。
总结:
总的来说通过物理实验,培养了我思考的能力,使自己可以通过多方面
来看事物,另一方面也提高了自己的动手能力。