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线摆实验装置的设计
发布时间：2023-01-21 11:09:16❶ 三线摆测量公式要求满足的实验条件有哪些
三线摆测转动惯量的实验中公式要满足的条件：对于形状规则、质量分布均匀的刚体，其绕特定转轴的转动惯量，可用数学方法计算。但对于形状复杂、质量分布不均匀的刚体，就必须用实验的方法进行测定。
物体惯性大小的量度——质量，可以直接用天平称量。而转动惯量不能直接测量，必须进行参量转换，即设计一种装置，使待测物体以一定的形式运动，其运动规律必须满足两点要求：①与转动惯量有联系：②运动关系式中的其它各物理量均可直接或以一定方法测定，只含一个未知量——转动惯量。
对于不同形状的刚体，设计了不同的测量方法和仪器，如：三线摆（three-wire
penlum）、扭摆（torsional penlum）、复摆（compound
penlum）以及利用各种特制的转动惯量测定仪等都可以很方便的测定刚体的转动惯量。
(1)线摆实验装置的设计扩展阅读：
转动惯量是刚体转动时惯性的量度，其量值取决于物体的形状、质量、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量。对于任意刚体的转动惯量，通常是用实验方法测定出来的。测定刚体转动惯量的方法很多，通常的有三线摆、扭摆、复摆等。
（1）开始实验后，从实验仪器栏中点击拖拽仪器至实验台上。
（2）三线摆
三线摆的操作窗体包括三线摆摆动系统、两个圆柱体、圆环、水平仪等。
（3） 水平调节界面。
将水平仪拖动到三线摆支架上方或下圆盘中，观察三线摆是否水平。
可以通过三线摆支架下方两个调节旋钮调节支架上方水平，三线摆上圆盘上方的六个旋钮调节下圆盘水平。当调节下圆盘的水平时，要先将水平调节开关打开。
（4）米尺测量上圆盘悬点之间的距离。
（5）测量没有放置物品时三线摆的转动周期。
双击桌面上的电子停表，将三线摆拖动一个小角度，松开后，记录三线摆转动20个周期的时间。
（6）游标卡尺测量圆环的内径。
（7） 同理测量圆环的外径、圆柱体的直径以及在下圆盘上放好两圆柱体后两圆柱体之间的距离。
（8）测量三线摆加上圆环后的转动周期。
（9）测量下圆盘放好两圆柱体后的转动周期
（10）转动三线摆测量加上两圆柱体后的摆动周期。
（11）完成实验。保存数据，单击记录数据按钮弹出记录数据页面。
❷ 设计实验研究“摆的快慢与摆线的长短有关吗”
一）三维教学目的
1.了解科学探究的过程和一般步骤
2.经历科学探究,获得对科学探究过程的一般认识,领悟科学探究的几个重要环节,在科学探究中挖掘学生的探究能力了解控制变量法
3．通过实验,培养学生认真操作、细心观察、积极思考、实事求是的良好习惯.
（二）教学仪器:铁架台、停表、刻度尺、带摆线的小球
（三）教学重点、难点
重点:科学探究的几个重要环节
难点:设计探究步骤
（四）教学方法：学生实验探究法
（五）教学时数：2课时
（六）教学过程:
第一课时
提出问题
1．这个摆来来回回摆动的时间由什么决定?
2．师傅拧摆锤下面的螺母对摆动的快慢会产生什么影响?
提出问题比解决问题更重要.
猜想与假设
1、摆动的快慢可能跟摆锤的轻重有关.
经验依据：日常生活中各种摆钟的摆锤不一样.
2．摆动的快慢可能跟偏角的角度大小有关.
经验依据：摆钟不摆时,师傅让它偏离一定的角度就摆动起来.
3、摆锤下面的螺母位置估计会影响摆的长度,看来,摆动的快慢跟摆的长短有关.
经验依据：刚才情景中,师傅拧摆锤下面的螺母几下,摆钟走时就准了.（螺母可拧上,也可拧下）
发现问题和找到症结所在是探究赖以进行的前提,提出假设则是核心
制定计划和设计实验
实验目的:探究摆的摆动快慢（摆动一次的时间）与什么有关?
实验器材:铁架台,停表,刻度尺,摆线,两小球（体积相同,轻重不同）
实验步骤:1、 ①用细线挂上小球1,组成摆球.
②把摆球摆线的一端悬挂在铁架台上.
③用刻度尺测量摆线的长度（悬点到摆球中心的长度）
④把摆球拉起,然后放开,在小球某次通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次.（摆来回一次算一次）
⑤依据④测小球摆动10次和20次的时间.⑥摆线长不变,摆角不变,换成小球2,重做①-⑤.
2、①用细线挂上小球1,组成摆球.
②把摆球摆线的一端悬挂在铁架台上.
③用刻度尺测量摆线的长度（悬点到摆球中心的长度）
④把摆球拉起,然后放开,在小球某次通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次.（摆来回一次算一次）
⑤依据④测小球摆动10次和20次的时间.
⑥摆线长不变,小球不变,改变摆角,重做①-⑤.
3、①用细线挂上小球1,组成摆球.
②把摆球摆线的一端悬挂在铁架台上.
③用刻度尺测量摆线的长度（悬点到摆球中心的长度）
④把摆球拉起,然后放开,在小球某次通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次.（摆来回一次算一次）
⑤依据④测小球摆动10次和20次的时间.
⑥小球不变,摆角不变,改变摆线长,重做①-⑤.
进行实验与收集证据：
学生进行操作实验,并把数据填入表格（课本P15）.
作业：完成实验报告
❸ 三线摆实验原理
三线摆实验原理如下：
1.掌握三线摆法测定转动惯量的原理和方法。
2.验证平行轴定理。
三线摆测刚体转动惯量实验是大学物理实验中的项目，测量原理是通过测量刚体转动周期和刚体的质量以及其他一些参数，然后再利用相关公式计算出待测刚体的转动惯量，这个过程有比较关键的一步是要先测量空盘的转动惯量，然后再把待测刚体放在空盘上用同样办法测量出两者作为一体的转动惯量，根据刚体转动惯量的叠加原理，一体的转动惯量减空盘转动惯量就能得到待测刚体的转动惯量。
❹ 大学物理实验 用三线摆测定物体的转动惯量思考题：如何测量任意形状物体绕其质心的转动惯量写出步骤
三线摆的结构如图所示。三线摆是在上圆盘的圆周上，沿等边三角形的顶点对称地连接在下面的一个较大的均匀圆盘边缘的正三角形顶点上。
当上、下圆盘水平三线等长时，将上圆盘绕竖直的中心轴线O1O转动一个小角度，借助悬线的张力使悬挂的大圆盘绕中心轴O1O作扭转摆动。
下圆盘的质心O将沿着转动轴升降，如图4．2．3－2所示。＝H是上、下圆盘中心的垂直距离；＝h是下圆盘在振动时上升的高度；是上圆盘的半径；是下圆盘的半径；α是扭转角。
(4)线摆实验装置的设计扩展阅读：
实验内容
1、测定仪器常数和：
恰当选择测量仪器和用具，减小测量不确定度。自拟实验步骤，确保三线摆的上、下圆盘的水平，使仪器达到最佳测量状态。
2、测量下圆盘的转动惯量，并计算其不确定度：
转动三线摆上方的小圆盘，使其绕自身轴转一角度α，借助线的张力使下圆盘作扭摆运动，而避免产生左右晃动。自己拟定测的方法，使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。利用式（12），求出，并推导出不确定度传递公式，计算的不确定度。
3、测量圆环的转动惯量：
在下圆盘上放上待测圆环，注意使圆环的质心恰好在转动轴上，测量系统的转动惯量。测量圆环的质量和内、外直径、。利用式（14）求出圆环的转动惯量。并与理论值进行比较，求出相对误差。
❺ 我来设计一个证明摆的运动快慢与摆线的长度有关的实验 1、实验器材 2、实验步骤 3、记录表格 4、实验结论
需要的材料：摆绳，刻度尺，摆锤，秒表
实验步骤：不变条件为单摆的质量，改变绳子的长度，50厘米~100厘米之间，
将单摆拉起10度，放下，用秒表记录摆动一个周期的时间
记录表格：x厘米 x秒 y厘米 y秒
结论：摆的快慢与绳子长短有关
❻ 三线摆实验报告
一、实验目的
1、掌握水平调节与时间测量方法；
2、掌握三线摆测定物体转动惯量的方法；3、掌握利用公式法测这定物体的转动惯量。
二、实验仪器
三线摆装置电子秒表卡尺米尺水平器
三、实验原理
1、三线摆法测定物体的转动惯量圆盘：
I0mgab2T
122H若其上放置圆环，并且使其转轴与悬盘中心重合，重新测出摆动周期为T1和H1则：
I1(mM)gab2T1
122H1圆环的转动惯量为：I=I1-I0
2、公式法测定物体的转动惯量圆环的转
四、实验内容
1、三线摆法测定圆环绕中心轴的转动惯量
a、用卡尺分别测定三线摆上下盘悬挂点间的距离a、b（三个边各测一次再平均）；b、调节三线摆的悬线使悬盘到上盘之间的距离H大约50cm左右；
c、调节三线摆地脚螺丝使上盘水平后再调节三线摆悬线的长度使悬盘水平；d、用米尺测定悬盘到上盘三线接点的距离H；
e、让悬盘静止后轻拨上盘使悬盘做小角度摆动（注意观察其摆幅是否小于10度，摆动是否稳定不摇晃。）；
f、用电子秒表测定50个摆动周期的摆动的时间t；
g、把待测圆环置于悬盘上（圆环中心必须与悬盘中心重合）再测定悬盘到三线与上盘接点间的距离H1，重复步骤e、f。
2、公式法测定圆环绕中心轴的转动惯量
用卡尺分别测定圆环的内径和外径，根据上表中圆环绕中心轴的转动惯量计算公式确定其转动惯量测定结果。（圆环质量见标称值）
❼ 我来设计一个证明摆的运动快慢与摆线的长度有关的实验
实验目的: 摆的运动快慢与摆线的长度有什么关系
实验器材:
铁架台，停表，刻度尺，摆线，小球
实验步骤:①用细线挂上小球1，组成摆球。
②把摆球摆线的一端悬挂在铁架台上。
③用刻度尺测量摆线的长度（悬点到摆球中心的长度）
④把摆球拉起，然后放开，在小球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次。（摆来归一次算一次）
⑤依据④测小球摆动10次和20次的时间。
⑥小球不变，摆角不变，改变摆线长，重做①-⑤。
进行实验与收集证据。
结论：摆线越长，摆的运动越慢
❽ 如何正确启动三线摆实验装置
正确启动三线摆实验装置：使下盘静止，轻轻拨动上盘力矩杆。
(1)调整底座水平。
(2)调整下盘水平。
(3)测量空盘绕中心轴。
由转动惯量的公式可以知道，所需要的是一个到转动轴的垂直距离。当启动盘和悬盘不再水平时，该距离发生了变化。而且，一旦不能保持水平，悬盘的转动过程也回会发生变化，所用的公式也有问题了。
质量转动惯量
其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。
❾ 利用三线摆测转动惯量实验能否用来检验平衡轴定理，如果可以，怎样设计实验
三线摆测刚体转动惯量实验是大学物理实验中的项目，测量原理是通过测量刚版体转动周期和刚体的权质量以及其他一些参数，然后再利用相关公式计算出待测刚体的转动惯量，这个过程有比较关键的一步是要先测量空盘的转动惯量，然后再把待测刚体放在空盘上用同样办法测量出两者作为一体的转动惯量，根据刚体转动惯量的叠加原理，一体的转动惯量减空盘转动惯量就能得到待测刚体的转动惯量。验证平行轴定理也基于此，也要先测空盘转动惯量，然后再把两个质量相同几何尺寸也一模一样的两个小圆柱体放在空盘上，注意要对称放置（圆柱体实验装置中应该配套配置的），然后测出两个圆柱体的绕中心轴的转动惯量，由于圆柱体是规则刚体，所以能根据公式算出它的转动惯量，这是绕质心轴的转动惯量，而测量的是绕中心轴的转动惯量，圆柱体距中心的距离也测量出来了，这样就能够验证转动惯量的平行轴定理了。
❿ 某同学设计了一个用单摆的实验装置验证机械能守恒的实验如图所示 通过光控门，可以从时间显示仪上读小球
| 940 （2分） 平衡位置（或最低点）（1分）
（2分）密度较大的
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