[实用新型]滚动测量转动惯量实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种滚动测量转动惯量实验仪，主要应用于大、中专院校以及高中物理实验教学。

背景技术

目前，大学物理实验中测量转动惯量的仪器主要是利用三线摆测量转动惯量试验仪，该实验要求载物平台水平，被测物体相对于载物平台静止，不能再载物平台上发生相对移动。如果被测物体是球体，会在载物平台上滚动，而使测量结果不准确。三线摆没有固定中心转轴，稳定性差，调节过程较复杂。还有一种是固定转动轴的扭摆。固定转轴的扭摆轴承处会产生摩擦，也会影响测量的精度。

发明内容

为了克服大学物理实验中转动惯量测量实验仪器调节较复杂的，对一些容易滚动的物体难测量的缺点，又不至于使得实验仪器过于复杂，成本过高，本实用新型提供一种滚动测量转动惯量实验仪。该滚动测量转动惯量实验仪，利用被测物体自身滚动过程中重力势能、平动动能和转动动能的变化关系来测量转动惯量，实验原理简单易懂，仪器简单易用，仪器成本较低。

本实用新型包括小球、轨道、气泡水平仪、刻度尺、T型底座、水平调节螺丝。把一个小球放在轨道斜面上，轨道固定在T型底座上，T型底座三个角各装一个水平调节螺丝，气泡水平仪装在在轨道上与轨道平直部位平行，刻度尺装在轨道左边。做转动惯量测量实验前，先调节实验仪器的水平。当轨道下端平直部位是水平放置时，气泡水平仪中的气泡刚好在水平仪中间。如果轨道下端不是水平的，调节T型底座的三个水平调节螺丝，将轨道调水平。测量出小球的质量m和半径r。用刻度尺可以测量出斜面上的小球到轨道平直部位的高度差h₁。将小球从斜面释放，小球从轨道水平部位平飞离开轨道。测出小球滚过轨道水平部位后做平抛运动的水平位移s。测出小球落地点到轨道水平部位的高度差h₂。根据平抛运动的规律，可以算出小球脱离轨道的初速度，进而算出小球脱离轨道时的平动动能。利用所测的小球质量m和斜面上的小球到轨道平直部位的高度差h₁可以算出重力势能差。 据机械能守恒定律可知小球转动动能等于重力势能差减去小球脱离轨道时的平动动能。再利用小球转动动能定义式算出转动惯量。

附图说明   

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1是本实用新型的结构示意图。

       附图2是本实用新型的T型底座俯视图。

图中1.小球，2.轨道，3. 气泡水平仪，4. 刻度尺，5. T型底座，6.水平调节螺丝。

具体实施方式  

本实用新型包括小球（1）、轨道（2）、气泡水平仪（3）、刻度尺（4）、T型底座（5）、水平调节螺丝（6）。把一个小球（1）放在轨道（2）斜面上，轨道（2）固定在T型底座（5）上，T型底座（5）三个角各装一个水平调节螺丝（6），气泡水平仪（3）装在在轨道（2）上与轨道（2）平直部位平行，刻度尺（4）装在轨道（2）左边，刻度尺（4）零刻度线与轨道平直部位平齐。做转动惯量测量实验前，先调节实验仪器的水平。当轨道（2）下端平直部位是水平放置时，气泡水平仪（3）中的气泡刚好在水平仪中间。如果轨道（2）下端不水平，调节T型底座（5）的三个水平调节螺丝（6），将轨道（2）调水平。测量出小球（1）的质量m和半径r。用刻度尺（4）可以测量出轨道（2）斜面上的小球（1）到轨道平直部位的高度差h₁。将小球（1）从斜面释放，小球（1）从轨道（2）水平部位平飞离开轨道（2）。测出小球滚离轨道（2）水平部位后做平抛运动的水平位移s。测出小球落地点到轨道（2）水平部位的高度差h₂。再利用相关物理公式可算出小球的转动惯量。