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1、14質(zhì)量均勻分布的剛體的轉(zhuǎn)動慣量
【實驗演示目的】 :用以說明質(zhì)量均勻分布的物體的下滾時的運動狀態(tài)與其轉(zhuǎn)動慣量和質(zhì)量的關(guān)系。
【實驗器材】:剛體滾動演示儀,直徑相等、質(zhì)量密度分布均勻而質(zhì)量不同的圓盤 C、D (不銹鋼C、
鋁D )。
【實驗裝置結(jié)構(gòu)】 :見圖14
圖14
【實驗現(xiàn)象】:直徑相等、質(zhì)量均勻分布但不同材料的兩個圓盤, C是不銹鋼的, D為鋁的,放在高
度為h的斜面上端,然后同時釋放后,C和D同時下滾,滾動速度、方向一致,同時達到斜面底端。 C、 D交換位置,再做一次,其結(jié)果不變。
【實驗操作要領(lǐng)
2、】 :
1將圓盤C、 D分別放置電子秤臺面上,測量出其質(zhì)量大小。
2將圓盤C、 D分別放在斜面頂端,使其處于同一高度,然后同時釋放,任其自由下滾。
3交換圓盤C、 D的位置,重新如此實驗。
4與質(zhì)量分布不均勻的剛體的滾動演示進行對比。
【實驗原理解釋】 :對于質(zhì)量均勻分布的圓柱滾體,其對中心軸的轉(zhuǎn)動慣量為:
C和D在重力矩的作用下,沿斜面向下滾動,以圓柱體與斜面接觸線為轉(zhuǎn)軸,由角動量定理 一 r; 一」’ '■ ■ ' 可以看岀,角加速度 :與質(zhì)量無關(guān),只與柱體半徑、斜面傾角有關(guān)。故半
徑相同、質(zhì)量均勻分布的圓柱體 C和D具有相同的滾動速度。
【注意事項】:金屬
3、器件要輕拿輕放
13質(zhì)量分布不同的剛體的轉(zhuǎn)動慣量
【實驗演示目的】:說明物體的轉(zhuǎn)動慣量和其質(zhì)量分布的關(guān)系。
【實驗器材】:剛體滾動演示儀,直徑、質(zhì)量相等而質(zhì)量分布不同圓盤 A、B ,緩沖墊4塊;
【實驗裝置結(jié)構(gòu)】:見圖13
【實驗現(xiàn)象】:直徑、質(zhì)量相等的兩圓柱體,都由兩種物質(zhì)(金屬和木材)組成,但分布不同。圓柱體 A是金屬在中心、木材在邊緣,即中間密度大、
外圍密度?。粓A柱體 B的分布則相反。在斜面上同一高度處,同時釋放兩個圓柱體,圓柱體 A比圓柱體B下滾速度快,圓柱體 A首先到達 0點
交換兩圓柱體起始位置,其結(jié)果一樣。
【實驗操作要領(lǐng)】:
1將圓盤A、 B分別放置電子秤
4、臺面上,測量出質(zhì)量大小。
2將圓盤A、 B分別放在同一高度的斜面上,然后同時釋放,任其自由下滾。
3交換圓盤 A、 B的位置,重復(fù)實驗。
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圖13
【實驗原理解釋】:由于質(zhì)量分布不同,圓盤 A和B對中心軸的轉(zhuǎn)動慣量不同,并且由實驗條件可知: A的轉(zhuǎn)動慣量小, B的轉(zhuǎn)動慣量大。又由
于二者質(zhì)量和直徑都相同,故它們受到的對斜面的接觸點的重力矩一樣,根據(jù)角動量定理,在相同的力矩作用下,轉(zhuǎn)動慣量大的角加速度小,轉(zhuǎn)動慣量小 的角加速度大,角加速度大其下滾角速度就大。因此, A 比 B的速度更快些。
【注意事項】:
1質(zhì)量分布差異越明顯,其向下滾動速度差異才明顯。
2圓盤要放正,防止下滾時拐彎。
3圓盤要放在斜面的頂端。,不要磕碰,免得損壞影響實驗效果。