用气垫转盘验证刚体转动定律基础物理实验.ppt

用气垫转盘验证刚体转动定律,基础物理实验5,南开大学基础物理实验教学中心基础物理实验室,实验目的,了解气垫转盘的性能、结构特点、使用方法及维护知识；观察刚体的定轴转动，学会一种角加速度的测量方法；验证刚体转动定律；用对立影响法消除零转引起的系统误差。,实验原理,绕固定轴转动的刚体，其所受外力矩与该力矩作用下所产生的角加速度成正比：,分别测量动盘转动一周和两周的时间，联立方程：,假定动盘圆柱直径为D1，则外力矩：,可得角加速度：,实验内容,改变砝码质量，测出动盘在不同外力矩下绕定轴转动的角加速度，作曲线，若该曲线为一直线，则证明刚体转动定律成立,且直线的斜率即为刚体绕固定轴的转动惯量。,气垫转盘的使用,气垫转盘使用前应调节水平。方法是：取下动盘，接通气源，将水平校准盘（中心压一重物）置于气室上表面中央，调节底脚螺丝使校准盘稳定地飘浮于气室中央，或其各质点绕定盘内侧空腔四壁均匀而缓慢地作滚轮线运动，且改变旋轮方向时其运动方式不变。气垫滑轮的调节。气垫滑轮的调节包括两项内容：其一，使气垫滑轮在空载情况下运转自如，且无附加力矩。方法是：先调节滑轮两端定位圈，使与滑轮间隙约；再调节滑轮高度及轴向水平，使细线与动盘平面水平；取下细线，在高度及水平程度不变的前提下，旋转滑轮的方向，直至滑轮在空载情况下能正、反两个方向保持惯性运动状态或相对静止。其二，动盘顺时针或逆时针运动时，都应首先旋动滑轮支架，使软细线与滑轮轴向垂直。,注意事项,未开气源，动盘不得人为地在气室表面摩擦转动，气室、气垫滑轮及诸连接管道均不得漏气；实验前，应调节气室上表面水平等，使处于正常状态，且调好后不得随意挪动；整个实验过程中要求气压稳定不变；,思考题,如何改变转盘所受力矩？为什么必须在两个砝码盘内加等量砝码？试分析本实验产生误差的主要原因。,