基于定轴转动定律演示的转动惯量测量研究与创新

发布时间：2021-08-16 21:26

　　定轴转动定律是刚体定轴转动的重要内容,定轴转动定律的实验演示对理解和掌握刚体的定轴转动至关重要。然而传统的定轴转动实验演示只对定轴转动定律做了定性演示,本文在传统演示的基础上,通过定量研究和仪器创新,对传统的定轴转动定律演示仪进行了升级改造,使其不但能对定轴转动定律进行定性演示,而且可以对转动惯量进行定量测量。 

【文章来源】：中外企业家. 2020,(08)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

传统演示仪器图

对于传统演示仪的第一点缺陷，只需要提供多个砝码，通常提供三个质量不同的砝码就可以解决问题，本文选取的砝码质量分别为250克、500克、750克，这样，就可为转动系统提供三个不同的外力矩，可以验证不同外力矩作用下，转动惯量不同的转动系统的角加速度变化，可以揭示定轴转动定律数学表达式M=Jβ中外力矩M和转动惯量J两个量分别或同时发生变化时，第三个量角加速度β的变化情况，使得演示内容更加丰富，揭示的物理内涵更加明确。图3 砝码的受力分析

图2 演示仪器改进图为了克服传统演示仪的第二点和第三点缺陷，如图3所示，我们首先将传统演示仪器的竖直支架由原来的0.6米调到1.2米，这样不但便于观察转动系统运动的变化情况，同时也会减小测量误差；其次，在竖直支架的前面加装一个从上到下读数的标尺即读数尺；最后在每个砝码的下端焊接一个小指针，指针长度以接近标尺刻度为宜，以便准确读取运动过程中砝码的位置。转动系统转动的过程中，砝码上下平动，首先将四个可移动配重块卡在十字架上某四个对称位置，然后顺时针转动十字架，将砝码移到上端某个位置，静止不动，读取砝码指针所在处的标尺读数y0，然后将砝码从该位置由静止开始释放，并开始计时。砝码在重力和绳子张力的作用下，向下做匀加速直线运动，当砝码运动到下面某个位置时，计时结束，通过秒表读取这一过程的用时t，同时再次读取砝码指针位置处的标尺读数y，则根据运动学知识[2]:


本文编号：3346424