物理科学与技术学院
1
实验课题：三线摆测物体转动惯量物理科学与技术学院
2
1,了解三线摆原理，并会用该原理测量物体转动惯量；
2,掌握秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法；
3,加深对刚体转动惯量概念的理解。
一 实验目的本次课的 重点 是要了解用三线摆测物体转动惯量的实验原理以及学会对实验数据的正确处理和误差分析。本次课的 难点 是掌握游标卡尺、秒表等基本测量工具的正确使用方法。
物理科学与技术学院
3
二 实验仪器
三线摆仪
机械秒表
游标卡尺
钢直尺
水准仪
待测圆环物理科学与技术学院
4
三 实验原理三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动，
其振动微分方程为：
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5
2
0
2
0
0m g Rrdd t H J
则振动周期为,0
0
0
2 HJT m g R r 得下圆盘转动惯量：
2
00
0 24
m g R r TJ
H
式中,为下圆盘质量（从圆盘上读出）
为上、下圆盘线孔到盘心的距离为圆盘的摆动周期为上下圆盘之间的垂直距离
0m
rR、
0T
H
物理科学与技术学院
6
加圆环后若测得摆动周期为,则圆环转动惯量：T
220 0 0224 g R rJ m m T m TH
其中 为圆环的质量。m
圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为：
2
0 0 0
1
2J m R?
22
12
1
2 ()J m R R
式中 分别为圆盘半径、圆环的内径和外径。
0R,12RR、
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7
五 实验内容和实验步骤
1,调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。
2,置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆盘水平。
3,使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆动，要求摆角不超过 5度（相当于摆线下端水平移动范围不超过 8mm）。
4,在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表。然后悬线以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数到 50个周期时按停秒表，记下摆动 50个周期的时间，
重复 5次。
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8
5,将圆环置于盘中，重复 3,4步骤测出周期 。
6,用钢尺从五个不同位置测量上、下盘之间的垂直距离 。
7,用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各 5次。
8,用游标卡尺从不同方向测圆盘直径 5次。
9,用游标卡尺从不同方向测圆环内外径个 5次。
10、分别记下圆盘、圆环的给定质量,。
T
H
0m m
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9
六 实验注意事项
1,在测周期之前三线摆要做到“两平一静”。
2,要正确启动圆盘，使其小范围摆动，且在摆动的同时不能出现晃动。
3,按秒表的那一下不能开始数周期，要等圆盘完成一次周期运动才能数一个周期。
4,秒表的分针和秒针要配合读数，秒表的估读位取 0或者是 5。
5,游标卡尺需要用刀口去测量；测量前要确定零点读数；主标尺和游标刻度要配合读数；游标卡尺没有估读位；测内径时要在读数值的基础上加
10mm。
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1,了解三线摆原理，并会用该原理测量物体转动惯量；
2,掌握秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法；
3,加深对刚体转动惯量概念的理解。
一 实验目的本次课的 重点 是要了解用三线摆测物体转动惯量的实验原理以及学会对实验数据的正确处理和误差分析。本次课的 难点 是掌握游标卡尺、秒表等基本测量工具的正确使用方法。
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二 实验仪器
三线摆仪
机械秒表
游标卡尺
钢直尺
水准仪
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三 实验原理三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动，
其振动微分方程为：
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2
0
2
0
0m g Rrdd t H J
则振动周期为,0
0
0
2 HJT m g R r 得下圆盘转动惯量：
2
00
0 24
m g R r TJ
H
式中,为下圆盘质量（从圆盘上读出）
为上、下圆盘线孔到盘心的距离为圆盘的摆动周期为上下圆盘之间的垂直距离
0m
rR、
0T
H
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加圆环后若测得摆动周期为,则圆环转动惯量：T
220 0 0224 g R rJ m m T m TH
其中 为圆环的质量。m
圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为：
2
0 0 0
1
2J m R?
22
12
1
2 ()J m R R
式中 分别为圆盘半径、圆环的内径和外径。
0R,12RR、
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五 实验内容和实验步骤
1,调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。
2,置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆盘水平。
3,使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆动，要求摆角不超过 5度（相当于摆线下端水平移动范围不超过 8mm）。
4,在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表。然后悬线以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数到 50个周期时按停秒表，记下摆动 50个周期的时间，
重复 5次。
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5,将圆环置于盘中，重复 3,4步骤测出周期 。
6,用钢尺从五个不同位置测量上、下盘之间的垂直距离 。
7,用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各 5次。
8,用游标卡尺从不同方向测圆盘直径 5次。
9,用游标卡尺从不同方向测圆环内外径个 5次。
10、分别记下圆盘、圆环的给定质量,。
T
H
0m m
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六 实验注意事项
1,在测周期之前三线摆要做到“两平一静”。
2,要正确启动圆盘，使其小范围摆动，且在摆动的同时不能出现晃动。
3,按秒表的那一下不能开始数周期，要等圆盘完成一次周期运动才能数一个周期。
4,秒表的分针和秒针要配合读数，秒表的估读位取 0或者是 5。
5,游标卡尺需要用刀口去测量；测量前要确定零点读数；主标尺和游标刻度要配合读数；游标卡尺没有估读位；测内径时要在读数值的基础上加
10mm。
