物理仿真实验报告.doc

大学物理仿真实验实验报告
实验名称：刚体的转动惯量
实验目的：
1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；
2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系
3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。
实验内容：
一：
测量质量与下落时间关系：
实验数据及数据处理如下：

由截图可知：
1， 随着所加砝码质量的增加，下降90.00cm所需的时间减少
2，测得转动惯量的是：1.93322×10kg

二：
测量半径与下落时间关系

由截图可知：
1， 随着所加砝码质量的增加，下降90.00cm所需的时间减少
2，测得转动惯量的是：1.93322×10kg

三： 观察刚体质量分布对转动惯量的影响
发现：配重物越远离转轴下落同样高度h所需的时间越长
分析：配重物离转轴越远时系统转动惯量增加由公式mgr = 2hI/ rt2可知
思考题
1．课前思考题：
（1）本实验要求的条件是什么？如何在实验中实现？
答：本实验要求的条件是：
（2）试分析两种作图法求得的转动惯量是否相同？
答：在误差允许的范围内是相同的；由于具体实验的实验精度的限制和一些偶然因素，两此实验所测得的转动惯量数值不相同。
（3)从实验原理，计算方法上分析，那种方法所得结果更合理？
答：从原理和计算方法来看，第二种方法所得结果更合理。
原因是：砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，才符合实验的条件，砝码的质量增大时实验误差也随之增大。方法一是从5g逐渐增加砝码质量，方法二的砝码质量一直是5g。还有在方法二中试验时的Mf变化可能会相当大，而在方法一中由于砝码质量未改变，可以认为Mf几乎没变。固可知方法二所得结果更合理。
2．课后思考题
（1）由实验数据所作的m-(1/t)2图中，如何解释在m轴上存在截距？
答：处于下垂状态的绳子也会产生力矩，故当m=0时1/t不等于0.
（2）定性分析实验中的随机误差和可能的系统误差。
1，随机误差：
a 计时时的反应误差
b 计时合释放物体不一定是同时的。
2，系统误差：
a 忽略轴摩擦力力矩，实际试验中肯定有摩擦力。
b 认为砝码质量远远小于刚体质量，故认为a<<g，忽略a。