利用智能手机测物体转动惯量的居家DIY实验

发布时间：2021-06-09 04:21

　　基于传统三线摆测量刚体转动惯量的实验方法,选用居家物品自制三线摆,利用智能手机陀螺仪传感器和phyphox软件,通过绘制"角速度ω-时间t"图像,计算物体的转动周期,进而测得物体的转动惯量,同时验证平行轴定理。经过多次实验后,利用智能手机测量的结果与传统方法接近,与理论值比较其相对误差更小。居家实验自制三线摆,利用手机传感器提供测量数据,不仅为破解疫情期间实验教学困境提供可能,而且增加了实验的趣味性,激发学生的创新能力,为今后的创新性和开放性实验教学提供了新思路。 

【文章来源】：物理与工程. 2020,30(06)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

三线摆原理图

本文三线摆DIY实验器材由硬纸板、蒸盘、细绳、卷尺、学生套尺及圆规、装有phyphox软件的智能手机、厨房电子秤、待测物体(圆环胶带和白萝卜)、秒表和牙签等组成,如图2所示。用硬纸板代替上圆盘,用蒸盘代替下圆盘,上纸板和下蒸盘均水平,用三条等长细绳相连。上纸板固定,下蒸盘可以绕中心轴OO′做扭摆运动。当下蒸盘转动角度很小,且忽略空气阻力时,扭摆的运动可近似看成简谐运动[5]。实验开始前,将智能手机置于下蒸盘正中心,使其几何中心与OO′轴重合,根据能量守恒定律和刚体转动定律可得物体绕其中心轴OO′的转动惯量为

(1) 如上述组装仪器,利用phyphox软件斜面传感器的水平工具,使平面倾斜的角度为0.00度左右,如图3所示,并测量H0、r、R。(2) 打开phyphox的陀螺仪传感器测量画面。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]64学时大学物理实验线上教学方案及其设计思路[J]. 张增明.  物理与工程. 2020(02)
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[7]三线摆测量刚体转动惯量实验的改进[J]. 陈庆东,王俊平.  物理通报. 2016(10)



本文编号：3219916