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線擺實驗裝置的設計
發布時間：2023-01-21 11:09:16❶ 三線擺測量公式要求滿足的實驗條件有哪些
三線擺測轉動慣量的實驗中公式要滿足的條件：對於形狀規則、質量分布均勻的剛體，其繞特定轉軸的轉動慣量，可用數學方法計算。但對於形狀復雜、質量分布不均勻的剛體，就必須用實驗的方法進行測定。
物體慣性大小的量度——質量，可以直接用天平稱量。而轉動慣量不能直接測量，必須進行參量轉換，即設計一種裝置，使待測物體以一定的形式運動，其運動規律必須滿足兩點要求：①與轉動慣量有聯系：②運動關系式中的其它各物理量均可直接或以一定方法測定，只含一個未知量——轉動慣量。
對於不同形狀的剛體，設計了不同的測量方法和儀器，如：三線擺（three-wire
penlum）、扭擺（torsional penlum）、復擺（compound
penlum）以及利用各種特製的轉動慣量測定儀等都可以很方便的測定剛體的轉動慣量。
(1)線擺實驗裝置的設計擴展閱讀：
轉動慣量是剛體轉動時慣性的量度，其量值取決於物體的形狀、質量、質量分布及轉軸的位置。剛體的轉動慣量有著重要的物理意義，在科學實驗、工程技術、航天、電力、機械、儀表等工業領域也是一個重要參量。對於幾何形狀簡單、質量分布均勻的剛體可以直接用公式計算出它相對於某一確定轉軸的轉動慣量。對於任意剛體的轉動慣量，通常是用實驗方法測定出來的。測定剛體轉動慣量的方法很多，通常的有三線擺、扭擺、復擺等。
（1）開始實驗後，從實驗儀器欄中點擊拖拽儀器至實驗台上。
（2）三線擺
三線擺的操作窗體包括三線擺擺動系統、兩個圓柱體、圓環、水平儀等。
（3） 水平調節界面。
將水平儀拖動到三線擺支架上方或下圓盤中，觀察三線擺是否水平。
可以通過三線擺支架下方兩個調節旋鈕調節支架上方水平，三線擺上圓盤上方的六個旋鈕調節下圓盤水平。當調節下圓盤的水平時，要先將水平調節開關打開。
（4）米尺測量上圓盤懸點之間的距離。
（5）測量沒有放置物品時三線擺的轉動周期。
雙擊桌面上的電子停表，將三線擺拖動一個小角度，松開後，記錄三線擺轉動20個周期的時間。
（6）游標卡尺測量圓環的內徑。
（7） 同理測量圓環的外徑、圓柱體的直徑以及在下圓盤上放好兩圓柱體後兩圓柱體之間的距離。
（8）測量三線擺加上圓環後的轉動周期。
（9）測量下圓盤放好兩圓柱體後的轉動周期
（10）轉動三線擺測量加上兩圓柱體後的擺動周期。
（11）完成實驗。保存數據，單擊記錄數據按鈕彈出記錄數據頁面。
❷ 設計實驗研究「擺的快慢與擺線的長短有關嗎」
一）三維教學目的
1.了解科學探究的過程和一般步驟
2.經歷科學探究,獲得對科學探究過程的一般認識,領悟科學探究的幾個重要環節,在科學探究中挖掘學生的探究能力了解控制變數法
3．通過實驗,培養學生認真操作、細心觀察、積極思考、實事求是的良好習慣.
（二）教學儀器:鐵架台、停表、刻度尺、帶擺線的小球
（三）教學重點、難點
重點:科學探究的幾個重要環節
難點:設計探究步驟
（四）教學方法：學生實驗探究法
（五）教學時數：2課時
（六）教學過程:
第一課時
提出問題
1．這個擺來來回回擺動的時間由什麼決定?
2．師傅擰擺錘下面的螺母對擺動的快慢會產生什麼影響?
提出問題比解決問題更重要.
猜想與假設
1、擺動的快慢可能跟擺錘的輕重有關.
經驗依據：日常生活中各種擺鍾的擺錘不一樣.
2．擺動的快慢可能跟偏角的角度大小有關.
經驗依據：擺鍾不擺時,師傅讓它偏離一定的角度就擺動起來.
3、擺錘下面的螺母位置估計會影響擺的長度,看來,擺動的快慢跟擺的長短有關.
經驗依據：剛才情景中,師傅擰擺錘下面的螺母幾下,擺鍾走時就准了.（螺母可擰上,也可擰下）
發現問題和找到症結所在是探究賴以進行的前提,提出假設則是核心
制定計劃和設計實驗
實驗目的:探究擺的擺動快慢（擺動一次的時間）與什麼有關?
實驗器材:鐵架台,停表,刻度尺,擺線,兩小球（體積相同,輕重不同）
實驗步驟:1、 ①用細線掛上小球1,組成擺球.
②把擺球擺線的一端懸掛在鐵架台上.
③用刻度尺測量擺線的長度（懸點到擺球中心的長度）
④把擺球拉起,然後放開,在小球某次通過最低點時,按下秒錶開始計時,同時將此次通過最低點作為第一次.（擺來回一次算一次）
⑤依據④測小球擺動10次和20次的時間.⑥擺線長不變,擺角不變,換成小球2,重做①-⑤.
2、①用細線掛上小球1,組成擺球.
②把擺球擺線的一端懸掛在鐵架台上.
③用刻度尺測量擺線的長度（懸點到擺球中心的長度）
④把擺球拉起,然後放開,在小球某次通過最低點時,按下秒錶開始計時,同時將此次通過最低點作為第一次.（擺來回一次算一次）
⑤依據④測小球擺動10次和20次的時間.
⑥擺線長不變,小球不變,改變擺角,重做①-⑤.
3、①用細線掛上小球1,組成擺球.
②把擺球擺線的一端懸掛在鐵架台上.
③用刻度尺測量擺線的長度（懸點到擺球中心的長度）
④把擺球拉起,然後放開,在小球某次通過最低點時,按下秒錶開始計時,同時將此次通過最低點作為第一次.（擺來回一次算一次）
⑤依據④測小球擺動10次和20次的時間.
⑥小球不變,擺角不變,改變擺線長,重做①-⑤.
進行實驗與收集證據：
學生進行操作實驗,並把數據填入表格（課本P15）.
作業：完成實驗報告
❸ 三線擺實驗原理
三線擺實驗原理如下：
1.掌握三線擺法測定轉動慣量的原理和方法。
2.驗證平行軸定理。
三線擺測剛體轉動慣量實驗是大學物理實驗中的項目，測量原理是通過測量剛體轉動周期和剛體的質量以及其他一些參數，然後再利用相關公式計算出待測剛體的轉動慣量，這個過程有比較關鍵的一步是要先測量空盤的轉動慣量，然後再把待測剛體放在空盤上用同樣辦法測量出兩者作為一體的轉動慣量，根據剛體轉動慣量的疊加原理，一體的轉動慣量減空盤轉動慣量就能得到待測剛體的轉動慣量。
❹ 大學物理實驗 用三線擺測定物體的轉動慣量思考題：如何測量任意形狀物體繞其質心的轉動慣量寫出步驟
三線擺的結構如圖所示。三線擺是在上圓盤的圓周上，沿等邊三角形的頂點對稱地連接在下面的一個較大的均勻圓盤邊緣的正三角形頂點上。
當上、下圓盤水平三線等長時，將上圓盤繞豎直的中心軸線O1O轉動一個小角度，藉助懸線的張力使懸掛的大圓盤繞中心軸O1O作扭轉擺動。
下圓盤的質心O將沿著轉動軸升降，如圖4．2．3－2所示。＝H是上、下圓盤中心的垂直距離；＝h是下圓盤在振動時上升的高度；是上圓盤的半徑；是下圓盤的半徑；α是扭轉角。
(4)線擺實驗裝置的設計擴展閱讀：
實驗內容
1、測定儀器常數和：
恰當選擇測量儀器和用具，減小測量不確定度。自擬實驗步驟，確保三線擺的上、下圓盤的水平，使儀器達到最佳測量狀態。
2、測量下圓盤的轉動慣量，並計算其不確定度：
轉動三線擺上方的小圓盤，使其繞自身軸轉一角度α，藉助線的張力使下圓盤作扭擺運動，而避免產生左右晃動。自己擬定測的方法，使周期的測量不確定度小於其它測量量的不確定度。利用式（12），求出，並推導出不確定度傳遞公式，計算的不確定度。
3、測量圓環的轉動慣量：
在下圓盤上放上待測圓環，注意使圓環的質心恰好在轉動軸上，測量系統的轉動慣量。測量圓環的質量和內、外直徑、。利用式（14）求出圓環的轉動慣量。並與理論值進行比較，求出相對誤差。
❺ 我來設計一個證明擺的運動快慢與擺線的長度有關的實驗 1、實驗器材 2、實驗步驟 3、記錄表格 4、實驗結論
需要的材料：擺繩，刻度尺，擺錘，秒錶
實驗步驟：不變條件為單擺的質量，改變繩子的長度，50厘米~100厘米之間，
將單擺拉起10度，放下，用秒錶記錄擺動一個周期的時間
記錄表格：x厘米 x秒 y厘米 y秒
結論：擺的快慢與繩子長短有關
❻ 三線擺實驗報告
一、實驗目的
1、掌握水平調節與時間測量方法；
2、掌握三線擺測定物體轉動慣量的方法；3、掌握利用公式法測這定物體的轉動慣量。
二、實驗儀器
三線擺裝置電子秒錶卡尺米尺水平器
三、實驗原理
1、三線擺法測定物體的轉動慣量圓盤：
I0mgab2T
122H若其上放置圓環，並且使其轉軸與懸盤中心重合，重新測出擺動周期為T1和H1則：
I1(mM)gab2T1
122H1圓環的轉動慣量為：I=I1-I0
2、公式法測定物體的轉動慣量圓環的轉
四、實驗內容
1、三線擺法測定圓環繞中心軸的轉動慣量
a、用卡尺分別測定三線擺上下盤懸掛點間的距離a、b（三個邊各測一次再平均）；b、調節三線擺的懸線使懸盤到上盤之間的距離H大約50cm左右；
c、調節三線擺地腳螺絲使上盤水平後再調節三線擺懸線的長度使懸盤水平；d、用米尺測定懸盤到上盤三線接點的距離H；
e、讓懸盤靜止後輕撥上盤使懸盤做小角度擺動（注意觀察其擺幅是否小於10度，擺動是否穩定不搖晃。）；
f、用電子秒錶測定50個擺動周期的擺動的時間t；
g、把待測圓環置於懸盤上（圓環中心必須與懸盤中心重合）再測定懸盤到三線與上盤接點間的距離H1，重復步驟e、f。
2、公式法測定圓環繞中心軸的轉動慣量
用卡尺分別測定圓環的內徑和外徑，根據上表中圓環繞中心軸的轉動慣量計算公式確定其轉動慣量測定結果。（圓環質量見標稱值）
❼ 我來設計一個證明擺的運動快慢與擺線的長度有關的實驗
實驗目的: 擺的運動快慢與擺線的長度有什麼關系
實驗器材:
鐵架台，停表，刻度尺，擺線，小球
實驗步驟:①用細線掛上小球1，組成擺球。
②把擺球擺線的一端懸掛在鐵架台上。
③用刻度尺測量擺線的長度（懸點到擺球中心的長度）
④把擺球拉起，然後放開，在小球某次通過最低點時，按下秒錶開始計時，同時將此次通過最低點作為第一次。（擺來歸一次算一次）
⑤依據④測小球擺動10次和20次的時間。
⑥小球不變，擺角不變，改變擺線長，重做①-⑤。
進行實驗與收集證據。
結論：擺線越長，擺的運動越慢
❽ 如何正確啟動三線擺實驗裝置
正確啟動三線擺實驗裝置：使下盤靜止，輕輕撥動上盤力矩桿。
(1)調整底座水平。
(2)調整下盤水平。
(3)測量空盤繞中心軸。
由轉動慣量的公式可以知道，所需要的是一個到轉動軸的垂直距離。當啟動盤和懸盤不再水平時，該距離發生了變化。而且，一旦不能保持水平，懸盤的轉動過程也回會發生變化，所用的公式也有問題了。
質量轉動慣量
其量值取決於物體的形狀、質量分布及轉軸的位置。剛體的轉動慣量有著重要的物理意義，在科學實驗、工程技術、航天、電力、機械、儀表等工業領域也是一個重要參量。電磁系儀表的指示系統，因線圈的轉動慣量不同，可分別用於測量微小電流（檢流計）或電量（沖擊電流計）。在發動機葉片、飛輪、陀螺以及人造衛星的外形設計上，精確地測定轉動慣量，都是十分必要的。
❾ 利用三線擺測轉動慣量實驗能否用來檢驗平衡軸定理，如果可以，怎樣設計實驗
三線擺測剛體轉動慣量實驗是大學物理實驗中的項目，測量原理是通過測量剛版體轉動周期和剛體的權質量以及其他一些參數，然後再利用相關公式計算出待測剛體的轉動慣量，這個過程有比較關鍵的一步是要先測量空盤的轉動慣量，然後再把待測剛體放在空盤上用同樣辦法測量出兩者作為一體的轉動慣量，根據剛體轉動慣量的疊加原理，一體的轉動慣量減空盤轉動慣量就能得到待測剛體的轉動慣量。驗證平行軸定理也基於此，也要先測空盤轉動慣量，然後再把兩個質量相同幾何尺寸也一模一樣的兩個小圓柱體放在空盤上，注意要對稱放置（圓柱體實驗裝置中應該配套配置的），然後測出兩個圓柱體的繞中心軸的轉動慣量，由於圓柱體是規則剛體，所以能根據公式算出它的轉動慣量，這是繞質心軸的轉動慣量，而測量的是繞中心軸的轉動慣量，圓柱體距中心的距離也測量出來了，這樣就能夠驗證轉動慣量的平行軸定理了。
❿ 某同學設計了一個用單擺的實驗裝置驗證機械能守恆的實驗如圖所示 通過光控門，可以從時間顯示儀上讀小球
| 940 （2分） 平衡位置（或最低點）（1分）
（2分）密度較大的
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