高中物理测定飞轮的转动惯量课外实验
浏览次数: 167次| 发布日期:12-29 13:45:15 | 高中物理实验
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高中物理测定飞轮的转动惯量课外实验,
高中物理测定飞轮的转动惯量课外实验 仪器
飞轮;砝码;吊钩和停表。
实验原理
飞轮受到绕在它的边缘的线的一端的砝码的作用,从静止开始加速转动,当砝码下落某段距离时,线即与飞轮分开,砝码落到地面,飞轮在转轴摩擦作用下作减速转动直至停止。 设m是悬挂的砝码的质量,单位用kg。 h是砝码在线脱开飞轮时刻下落的高度,单位用m。 t是砝码下落h所用去的时间,单位用s。 v是t时刻m的速度,单位用m/s。 I为飞轮的转动惯量,单位用kg·m2。 ω是线脱开飞轮时,飞轮的角速度,单位用rad/s。 N是t时间内飞轮转过的转数。 A是每转内转轴摩擦力对飞轮所做的功,单位用J。 r是从转轴中心到缠着拉线处的距离,单位用m。 n为砝码及线脱离飞轮后,飞轮减速至停止时所转过的转数。
www.350xue.com 于是,砝码给予飞轮的能量为
,它用于使飞轮具有转动动能和克服摩擦力作功,即
(1)
(2)
从(1)和(2)中消去A得到
(3)
因为
,所以有
(4)
考虑到m的运动情况,有
,即
。把它代入(4)式后化简,得到
(5)
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实验步骤
按原理中的描述安装设备。要保证砝码落地之前拉线与飞轮分开,选用适当的m使得便于测量它的下落时间,用粉笔在飞轮边缘作个标记,用于计算转数。
用手使飞轮空转五分钟以上,以使摩擦力保持恒定,这称为轴承的“预热”。
准备就绪后,将砝码升至起始位置,然后从静止状态松开,同时启动停表,当拉线与飞轮分离时停止记时。实验者要对准飞轮边缘上的标记,以准确记下飞轮停止转动的转动次数。重复上述过程若干次,如果结果不一致,可能是摩擦力引起,那就要进一步“预热”轴承。
将m稍作变动重做实验。
为了更精确地导出r的值,应仔细地观测h的值并取若干必要的观测数据。
数据处理
记录这个实验需要用到的每一个m值(包括挂钩),下落的时间,高度h和n的数值。还要记录为求得r值所取得的观测值,并计算r值。由公式
N×2πr=h
推出N值(这样比由直接测量得到的N值要精确)。
计算每次实验的平均时间和n的平均值,代入式中可以得到I的值,然后计算结果的平均值。
高中物理测定飞轮的转动惯量课外实验
高中物理测定飞轮的转动惯量课外实验 仪器
飞轮;砝码;吊钩和停表。
实验原理
飞轮受到绕在它的边缘的线的一端的砝码的作用,从静止开始加速转动,当砝码下落某段距离时,线即与飞轮分开,砝码落到地面,飞轮在转轴摩擦作用下作减速转动直至停止。 设m是悬挂的砝码的质量,单位用kg。 h是砝码在线脱开飞轮时刻下落的高度,单位用m。 t是砝码下落h所用去的时间,单位用s。 v是t时刻m的速度,单位用m/s。 I为飞轮的转动惯量,单位用kg·m2。 ω是线脱开飞轮时,飞轮的角速度,单位用rad/s。 N是t时间内飞轮转过的转数。 A是每转内转轴摩擦力对飞轮所做的功,单位用J。 r是从转轴中心到缠着拉线处的距离,单位用m。 n为砝码及线脱离飞轮后,飞轮减速至停止时所转过的转数。
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实验步骤
按原理中的描述安装设备。要保证砝码落地之前拉线与飞轮分开,选用适当的m使得便于测量它的下落时间,用粉笔在飞轮边缘作个标记,用于计算转数。
用手使飞轮空转五分钟以上,以使摩擦力保持恒定,这称为轴承的“预热”。
准备就绪后,将砝码升至起始位置,然后从静止状态松开,同时启动停表,当拉线与飞轮分离时停止记时。实验者要对准飞轮边缘上的标记,以准确记下飞轮停止转动的转动次数。重复上述过程若干次,如果结果不一致,可能是摩擦力引起,那就要进一步“预热”轴承。
将m稍作变动重做实验。
为了更精确地导出r的值,应仔细地观测h的值并取若干必要的观测数据。
数据处理
记录这个实验需要用到的每一个m值(包括挂钩),下落的时间,高度h和n的数值。还要记录为求得r值所取得的观测值,并计算r值。由公式
N×2πr=h
推出N值(这样比由直接测量得到的N值要精确)。
计算每次实验的平均时间和n的平均值,代入式中可以得到I的值,然后计算结果的平均值。
高中物理测定飞轮的转动惯量课外实验
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