基于微机的测量刚体转动惯量实验系统的研制

1引言 转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，是工程技术中重要的力学参数．刚体的转动惯量与刚体总质量、形状和转轴位置有关．对于形状简单且规则的刚体，可以通过公式计算求出它绕定轴的转动惯量．对于形状较复杂的刚体，用计算方法求它的转动惯量比较困难，故大都采用实验方法测定．而且，转动惯量是大学物理力学部分一个非常重要的概念，因此，测定刚体的转动惯量是目前高校大学物理实验课中的必做实验．实验选用的机械结构的主体是一只扭摆，构造如图1所示．支架底座中间立一垂直轴，其上装有一根薄片状的平面涡卷弹簧，     

刚体转动惯量测定的设计与实验

目前一些院校物理实验中对刚体转动惯量的测量误差较大，其主要原因之一是停表计时的起、止时间和重物下落的起、止时间不同步造成的．为此我们设计了一种新的测量方法，在教学中收到良好效果．一、实验装置测定匀质盘A的转动惯量的装置如图互所示．盘A可绕过中心的水平转轴转动，在盘边缘上缠上轻质细绳，绳的一端固定在盘边缘，另一端系一质量为m的重物．此重物能被线圈磁铁吸住．磁铁距重物正下方平台上的开关K3的距离为h．先将电秒表C读数复位，在双刀双图1掷开关快速由左合向右的同时，电秒表C启动，重物开始下落．使盘A作匀加速转…     

测量刚体转动惯量实验仪的改进

针对传统的测定刚体转动惯量的实验仪器塔轮部分存在的诸如砝码晃动、绕线重叠、绕线偏离水平位置等问题,设计了动力驱动装置,利用柱体由于重力沿固定的卡头下降带动中心转轴转动,从而带动主体体系转动,解决了原动力系统的诸多问题.     

利用恒力矩转动法验证刚体转动惯量正交轴定理

利用恒力矩转动法测量了自制的不锈钢矩形薄板状样品的转动惯量.沿长、宽,和垂直于板面3个方向的转动惯量分别是7.70×10~(-4) kg·m~2,3.23×10~(-3) kg·m~2和3.97×10~(-3) kg·m~2.沿长、宽方向的转动惯量之和基本等于垂直于板面方向的转动惯量,相对偏差仅为0.84%,验证了刚体转动惯量正交轴定理.分析了由薄板厚度对长、宽方向的转动惯量贡献不超过5‰,在实验中无须考虑厚度的影响.测量结果表明:固定螺丝、定位销对测量结果影响不大.此外还分析了空气阻尼、塔轮半径和砝码质量等因素对实验结果的影响.     

三线摆测转动惯量之研究

I=gRr/4π~2HmT~2为三线摆测转动惯量的计算公式．因转动惯量Ｉ正比于质量ｍ，故周期Ｔ与ｍ无关．那么，加上一质量为ｍ１的待测物，Ｔ是否改变呢？本文对此讨论并附有实验证明．     

轴承中的摩擦力矩对转动的影响

轴承中的摩擦力矩对转动的影响秦宏伟，王德安，段吉辉（山东大学）（山东轻工业学院）（山东大学）关于滚动轴承中摩擦力矩的知识早已有专门的著作作了阐述．本文只讨论在刚体转动惯量实验仪器中滚珠轴承的摩擦力矩对刚体转动的影响．根据刚体转动定律所设计的测定刚体转...     

刚体转动惯量垂直轴定理的推广

我们通常理解的刚体转动惯量垂直轴定理，只适用于薄层状物体．本文把垂直轴定理推广到任意刚体，给出计算公式，并用示例说明其应用．推广了的垂直轴定理，为计算刚体（特别是旋转体）的转动惯量提供了一种既简单又实用的方法．     

气垫导轨在刚体转动惯量测定实验中的应用

本文介绍了一种测量刚体转动惯量的新方法。即把气垫导轨和刚体转动仪结合起来来测量刚体的转动惯量,使传统的气垫导轨实验和刚体转动惯量测定实验得以更新,提高了实验测量的精度,拓展了实验内容。     

基于RS485协议的刚体转动惯量测量实验系统的设计

介绍了一种新的测量刚体转动惯量的实验方法与实验系统.在测量刚体转动惯量的物理实验中,通过增加标准刚体试件,把细绳拉力对转轴摩擦力矩的影响考虑进去,大幅度地提高了实验测试精度.另外,本作品将转动惯量测量仪采集的时间数据通过由RS485协议组成的通信网络输入到PC中,再经过编写的数据处理软件,快速准确地将待测刚体的转动惯量以及其他与刚体有关的物理量计算、显示出来,便于老师与学生的互动.     

用三线摆研究垂直轴定理

用三线摆对刚体薄圆盘绕不同轴转动时的转动惯量进行测量,通过实验与数据分析,验证了反映刚体转动惯量重要性质的垂直轴定理,从而实现了对刚体转动惯量实验内容的扩充.     

落体法测量刚体转动惯量实验中引起测量值偏离的因素分析

测量并分析了落体法测量刚体转动惯量实验中拉绳与转轴的不垂直对刚体转动惯量测量值偏离的影响,得出了转动体系在阻力矩作用下的角加速度与转速的关系.该值偏离的测量与分析可作为刚体转动惯量实验的拓展性、创新性实验内容,有利于启发学生实验思维和培养学生实验创新意识.     

刚体绕任意轴转动惯量的简便计算

利用微元求和的方法给出几种刚体对于过质心任意轴的转动惯量公式，并由此引出转动惯量与刚体几何对称性的联系，以及与转动惯量有关的几何形体等价性的一些结果．     

基于电力线载波与TCP/IP协议的刚体转动惯量实验系统的设计

介绍了一种新的测量刚体转动惯量的实验方法与实验装置,在实验中,通过增加标准刚体试件,把细线拉力对转轴摩擦力矩的影响考虑进去,大幅度地提高了实验测试精度,另外,利用电力线载波通讯网络,将转动惯量测量仪采集的时间数据传输到PC机中,再经过PC机端数据处理软件,快速准确地将待测刚体的转动惯量以及其它与刚体有关的物理量计算、显...     

对“用刚体转动仪测转动惯量”实验的改进

刚体转动惯量的测定在大学普通物理实验中是比较重要的,而刚体转动实验仪(图1)是测量转动惯量的常用仪器.     

基于智能手机加速度和速度传感器刚体转动惯量的测量

将智能手机的加速度和速度传感器引入三线摆法测量刚体转动惯量实验中，使刚体摆动的周期性过程更加形象化，并通过手机自动绘制的“加速度-时间”和“速度-时间”图像获取刚体摆动周期，实现对刚体转动惯量的测量。实验结果表明，智能手机传感器测量数据合理，相对误差在实验允许范围内。将智能手机引入大学物理实验教学，不仅可以增强学生对新技术的认知，激发学生对新知识的渴望，而且可以拓展学生思维，培养学生创新精神。     

利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律的设计

介绍了设计性实验“利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律”.该实验要求学生理解刚体动力学原理;利用实验室现有的仪器,对刚体转动惯量实验仪进行改装;提出新的实验原理,可以对阻力矩进行估测,利用该实验装置验证刚体定轴转动定律.     

实验改进与创新转动惯量实验的改进

1原理 在大学的实验教材中,普遍用转动惯量仪来测定刚体转动惯量.其实验原理如下:     

刚体转动惯量综合演示仪在教学上的应用

为了更加清楚地演示决定刚体转动惯量大小的因素,我们设计了刚体转动惯量综合演示仪。该装置不仅可以演示而且可以测量几种典型形状的刚体在斜面上纯滚动的快慢,进而还可以改变杆状刚体的转轴位置来观察刚体转动快慢的变化。通过实验验证了刚体在斜面上纯滚动的时间与转动惯量的关系及转轴位置对转动惯量的影响,有助于学生对转动惯量的理解与学习。     

基于PASCO转动运动传感器测量刚体转动惯量

PASCO转动运动传感器可以精准地测量并实时地记录物体转动时的角速度。在落体法测量刚体转动惯量的实验中，为了提高实验的精度，将PASCO转动运动传感器与刚体转动惯量实验仪相结合，用PASCO转动运动传感器直接测量角速度并计算角加速度。改进后的仪器简化了实验步骤，提高了实验精度。对圆盘、圆环和圆柱试样的转动惯量进行测量，三组实验的相对误差分别为0.2%、0.7%和0.3%,实验结果准确。通过实验结果可得，改进后的实验仪器操作简单且测量精度很高。     

摆角对三线扭摆周期的影响

摆角对三线扭摆周期的影响卢佃清（淮海工学院基础系连云港市２２２００５）测定则体转动惯量的方法有多种，三线扭摆法就是其中之一．大学物理实验在处理这个问题时大多认为摆角较小时可作为谐振动，给出谐振动周期，从而求出刚体的转动惯量．可是学生在具体实验时经常使...