PAGE PAGE 6 成績(jī) 任課教師簽名 批改日期 課程號(hào) 課程號(hào) 題目類型 深圳大學(xué) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)（三） 實(shí)驗(yàn)名稱：角動(dòng)量守恒定律的定量驗(yàn)證 學(xué)院：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 組號(hào) 指導(dǎo)老師： 報(bào)告人： 學(xué)生編號(hào)： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：B108科 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交時(shí)間： 一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1.先測(cè)量圓盤在空載和負(fù)載情況下的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，驗(yàn)證角動(dòng)量守恒定律。 2.熟悉電壓傳感器、500接口和計(jì)算機(jī)軟件的使用。 2.實(shí)驗(yàn)原理 （1）角動(dòng)量守恒定律：對(duì)定點(diǎn)o驗(yàn)證角動(dòng)量守恒定律，作用于質(zhì)點(diǎn)的總外力矩為零，則該質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量矢量保持不變，這稱為該質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定律。由mgr-Mu=Iβ可求得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I的值。 其中，m為落重物質(zhì)量，g為重力加速度，r為卷軸半徑，Mu為摩擦力矩，I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，β為角加速度。③利用茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅，可以定性地觀察到，在外加總力矩為零的條件下，物體系統(tǒng)角動(dòng)量守恒。當(dāng)角動(dòng)量守恒的物體系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，角速度就會(huì)減小，反之亦然?！纸莿?dòng)量定理（又稱角動(dòng)量定理）：對(duì)于一個(gè)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)，角動(dòng)量定理可以表示為：點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于一定點(diǎn)的角動(dòng)量關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)o查看圖片角動(dòng)量定理等于作用在點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)上的力對(duì)該點(diǎn)的力矩。
對(duì)于質(zhì)點(diǎn)系來(lái)說(shuō)，由于其中質(zhì)點(diǎn)之間相互作用的內(nèi)力遵循牛頓第三定律，因此質(zhì)點(diǎn)系在任一點(diǎn)上的內(nèi)力主矩都為零。 3.儀器選擇： 儀器名稱 型號(hào) 主要參數(shù) 用途 計(jì)算機(jī)及配件 -I6874-數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、數(shù)據(jù)處理 750接口 C-I6760-數(shù)據(jù)采集處理 旋轉(zhuǎn)傳感器 CI-6538-數(shù)據(jù)采集 旋轉(zhuǎn)組合平臺(tái) ME-8951-數(shù)據(jù)采集 砝碼及掛鉤-數(shù)據(jù)采集 4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及具體步驟： 1.調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置，如下圖3所示，調(diào)節(jié)底座一腳的水平螺絲，使平臺(tái)水平，保持定滑輪滑槽與選定的塔輪半徑垂直。 2.打開(kāi)軟件，選擇750數(shù)據(jù)接口，連接數(shù)據(jù)線，新建實(shí)驗(yàn)。在軟件窗口設(shè)置750接口的旋轉(zhuǎn)傳感器連接，并設(shè)置測(cè)量角加速度β。 3.旋轉(zhuǎn)平臺(tái)卸載。 使塔輪在重物作用下由靜止開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，記錄平臺(tái)卸載時(shí)的角加速度β，然后每次加上一個(gè)已知重物，重復(fù)測(cè)量多次，保存實(shí)驗(yàn)圖像。4.旋轉(zhuǎn)平臺(tái)負(fù)載。在平臺(tái)上放置一個(gè)圓環(huán)，重復(fù)步驟2和3，保存實(shí)驗(yàn)圖像。圖35.通過(guò)公式計(jì)算卸載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和加載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并與理論值進(jìn)行比較。6.在零外加扭矩的條件下，測(cè)量平臺(tái)卸載時(shí)系統(tǒng)的角速度。
將一個(gè)圓環(huán)放置于載物臺(tái)上，測(cè)量物體的角速度，并與利用角動(dòng)量守恒定律得到的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較。2、數(shù)據(jù)記錄與處理3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示與總結(jié)：（一）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1.（1）由實(shí)驗(yàn)圖及mgrA-Mu=Iβ可得：空載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：Ii=.0g*mm 加載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：If=.8 g*mm（2）由I=0.5*mr可得其理論值：空載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：Ii=.5 g*mm 加載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：If=.4 g*mm（3）其誤差為：空載時(shí)：φ1=1.7%加載時(shí)：φ2=5.7%2. =.44g*mm/s^2=.4 g*mm/s^2 所以： ≈ (II) 實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 1.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知： 空載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： Ii=.0g*mm 加載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： If=.8 g*mm 在驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量守恒定理時(shí)，基本滿足角動(dòng)量守恒定理，誤差不大。 2.通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)電壓傳感器、500接口及電腦軟件的使用更加熟悉驗(yàn)證角動(dòng)量守恒定律，對(duì)角動(dòng)量守恒定理有了更深入的理解，受益匪淺。 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)： 成績(jī)?cè)u(píng)定： 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案 40分 實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（30分） 實(shí)驗(yàn)總結(jié)（30分） 總分