(定稿)刚体转动惯量实验的教案.pdfVIP

大 学 物 理 实 验 教 案（ 1） 实验题目 刚 体 的 转 动 惯 量 实 验（扭摆法） 实验性质 基本实验 实验学时 3 教师 高峰 1． 了解刚体转动惯量的测定方法（动力学方法；振动方法等）。 2 ． 了解和使用周期测量仪，用累积放大法测量周期。 教学目的 3 ． 用扭摆法求出刚体的转动惯量。 4 ． 写出一份科学规范的实验报告。 1． 用累积放大法测量周期。 重 点 2 ． 观测转动惯量随质量、质量分布及转动轴线的不同而改变的状况。 1． 实验装置系统的调节。 难 点 2 ． 刚体转动惯量的测定的过程中，正确测量周期。 3 ． 处理数据、误差分析。 课前的准备： 时间的掌握：留 1. 仪 器设备的检查，卡尺和千分尺的零点值；周期测量仪的正常工作。 由 5 分钟机动的 2. 实验的预做（采集三组以上数据进行处理）。 时间。 3. 作 出数据表格设计的参考。 课上教学的设计： 一、 课上的常规检查 （预习报告、数据表格的设计等） 。 (5 分钟 ) 二、 讲解的设计 (30 分钟 ) 上课内容 0. 第一轮实验的教学目标： 目标在于告诉学 1）学会物理实验基本方法（累积放大法、机械放大法、光学放大法等等） 生注重“过程” ， 和部分基本仪器的使用（如，周期测量仪、分光计、示波器、电桥等等） 。 注重实验的初级 教 2 ）学会实验数据的记录、计算，和数据处理的几种方法。 阶段要掌握的东 学 3）学会科学的撰写物理实验报告。 西。 过 1．引言：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 程 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 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 设 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 计 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，如动力学的转动法、振动的扭摆法、 三线摆法等，本实验是利用“扭摆”来测定刚体的转动惯量。为了便于与 理论计算比较，实验中仍采用形状规则的刚体。 2 . 交代题目，提出本实验的目的与任务，讲授为完成本实验设计思 想和设计原则： 3. 实验原理： 将一金属丝上端固定，下端悬挂一刚体就构成扭摆。 图 1 表示扭摆的悬挂物为圆盘。在圆盘上施加一外力矩，使之扭转一 角度 。由于悬线上端是固定的，悬线因扭转而产生弹性恢复力矩。外力 矩撤去后， 在弹性恢复力矩