滾動測量轉動慣量實驗儀的製作方法
2023-04-27 23:53:56
滾動測量轉動慣量實驗儀的製作方法
【專利摘要】一種滾動測量轉動慣量實驗儀，主要應用於大、中專院校以及高中物理實驗教學。它包括小球、軌道、氣泡水平儀、刻度尺、T型底座、水平調節螺絲。把一個小球放在軌道斜面上，軌道固定在T型底座上，T型底座三個角各裝一個水平調節螺絲，氣泡水平儀裝在軌道上與軌道平直部位平行，刻度尺裝在軌道左邊。做轉動慣量測量實驗前，先調節實驗儀器的水平。當軌道下端平直部位是水平放置時，氣泡水平儀中的氣泡剛好在水平儀中間。如果軌道下端不是水平，調節T型底座的三個水平調節螺絲，將軌道調水平。測量出小球的質量m和半徑r。用刻度尺可以測量出斜面上的小球到軌道平直部位的高度差h1。將小球從斜面釋放，小球從軌道水平部位平飛離開軌道。測出小球滾過軌道水平部位後做平拋運動的水平位移s。測出小球落地點到軌道水平部位的高度差h2。通過計算可以算出小球滾到軌道平直部位的轉動動能，進而算出小球的轉動慣量。
【專利說明】滾動測量轉動慣量實驗儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種滾動測量轉動慣量實驗儀，主要應用於大、中專院校以及高中物理實驗教學。
【背景技術】
[0002]目前，大學物理實驗中測量轉動慣量的儀器主要是利用三線擺測量轉動慣量試驗儀，該實驗要求載物平臺水平，被測物體相對於載物平臺靜止，不能再載物平臺上發生相對移動。如果被測物體是球體，會在載物平臺上滾動，而使測量結果不準確。三線擺沒有固定中心轉軸，穩定性差，調節過程較複雜。還有一種是固定轉動軸的扭擺。固定轉軸的扭擺軸承處會產生摩擦，也會影響測量的精度。
【發明內容】
[0003]為了克服大學物理實驗中轉動慣量測量實驗儀器調節較複雜的，對一些容易滾動的物體難測量的缺點，又不至於使得實驗儀器過於複雜，成本過高，本實用新型提供一種滾動測量轉動慣量實驗儀。該滾動測量轉動慣量實驗儀，利用被測物體自身滾動過程中重力勢能、平動動能和轉動動能的變化關係來測量轉動慣量，實驗原理簡單易懂，儀器簡單易用，儀器成本較低。
[0004]本實用新型包括小球、軌道、氣泡水平儀、刻度尺、T型底座、水平調節螺絲。把一個小球放在軌道斜面上，軌道固定在T型底座上，T型底座三個角各裝一個水平調節螺絲，氣泡水平儀裝在在軌道上與軌道平直部位平行，刻度尺裝在軌道左邊。做轉動慣量測量實驗前，先調節實驗儀器的水平。當軌道下端平直部位是水平放置時，氣泡水平儀中的氣泡剛好在水平儀中間。如果軌道下端不是水平的，調節T型底座的三個水平調節螺絲，將軌道調水平。測量出小球的質量m和半徑r。用刻度尺可以測量出斜面上的小球到軌道平直部位的高度差4。將小球從斜面釋放，小球從軌道水平部位平飛離開軌道。測出小球滾過軌道水平部位後做平拋運動的水平位移S。測出小球落地點到軌道水平部位的高度差h2。根據平拋運動的規律，可以算出小球脫離軌道的初速度，進而算出小球脫離軌道時的平動動能。利用所測的小球質量m和斜面上的小球到軌道平直部位的高度差匕可以算出重力勢能差。據機械能守恆定律可知小球轉動動能等於重力勢能差減去小球脫離軌道時的平動動能。再利用小球轉動動能定義式算出轉動慣量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0006]附圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0007]附圖2是本實用新型的T型底座俯視圖。
[0008]圖中1.小球，2.軌道，3.氣泡水平儀，4.刻度尺，5.T型底座，6.水平調節螺絲。
【具體實施方式】
[0009] 本實用新型包括小球(I)、軌道(2)、氣泡水平儀(3)、刻度尺(4)、T型底座(5)、水平調節螺絲(6 )。把一個小球(I)放在軌道(2 )斜面上，軌道(2 )固定在T型底座(5 )上，T型底座(5 )三個角各裝一個水平調節螺絲(6 )，氣泡水平儀(3 )裝在在軌道(2 )上與軌道(2 )平直部位平行，刻度尺(4)裝在軌道(2)左邊，刻度尺(4)零刻度線與軌道平直部位平齊。做轉動慣量測量實驗前，先調節實驗儀器的水平。當軌道(2)下端平直部位是水平放置時，氣泡水平儀(3 )中的氣泡剛好在水平儀中間。如果軌道(2 )下端不水平，調節T型底座(5 )的三個水平調節螺絲(6)，將軌道(2)調水平。測量出小球(I)的質量m和半徑r。用刻度尺(4)可以測量出軌道(2)斜面上的小球(I)到軌道平直部位的高度差4。將小球(I)從斜面釋放，小球(I)從軌道(2)水平部位平飛離開軌道(2)。測出小球滾離軌道(2)水平部位後做平拋運動的水平位移S。測出小球落地點到軌道(2)水平部位的高度差h2。再利用相關物理公式可算出小球的轉動慣量。
【權利要求】
1.一種滾動測量轉動慣量實驗儀，其特徵是:小球放在軌道斜面上，軌道固定在T型底座上，T型底座三個角各裝一個水平調節螺絲，氣泡水平儀裝在在軌道上與軌道平直部位平行，刻度尺裝在軌道左邊。
【文檔編號】G09B23/10GK204257076SQ201420752488
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】鄧志宏, 文景, 陳光偉, 夏湘芳, 李倫皋, 彭柯銘, 羅傑沛 申請人:湖南工業大學