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[!--downpath--]一、實驗名稱：扭擺法測定物體的轉動力矩二、實驗目的：1、測定扭擺的儀器常數（彈簧的扭轉常數）K。2、測定熟料圓錐體、金屬圓筒、木球與金屬狹長桿的轉動力矩。3、驗證轉動力矩的平行軸定律。三、實驗器材：扭擺、轉動力矩測試儀、金屬圓筒、實心塑膠圓錐體、木球、驗證轉動力矩平行軸定律用的金屬細桿（桿上有兩塊可以自由聯通的金屬滑塊）、游標千分表、米尺、托盤天平。四、實驗原理：1、測量物體轉動力矩的構思與原理將物體在水平面內轉過以角度后，在彈簧的恢復扭矩作用下物體就開始繞垂直軸作往返扭轉運動。更具胡克定律，彈簧受扭轉而形成的恢復轉矩M為彈簧的扭轉常數。若使I為物體繞轉軸的轉動力矩，β為角加速度，由轉動定理M上式表示扭擺運動具有角簡諧震動的特點，角加速度與角位移成反比，且方向相反。等式的解為cos(為簡諧震動的角振幅，為初相位角，為角速率。諧振動的周期為中任何一個量已知時即可估算出另外一個量。本實驗使用一個幾何形狀規則的小塑膠圓錐，它的轉動力矩可以按照質量和幾何規格用理論公式直接估算得到，將其置于扭擺的金屬載物盤上，通過測定其在扭擺儀上擺動時的周期，可算出儀器彈簧的K值。若要測定其他形狀物體的轉動力矩，只需將待測物體安放到同一扭擺儀底部的各類治具上，測定其擺動周期，即可算出該物體繞轉動軸的轉動力矩。
假定扭擺上只放置金屬載物圓盤時的轉動力矩為，由轉動力矩的可加性，總的轉動力矩為若要檢測任何一種物體的轉動力矩，可將其置于金屬載物盤上，測出擺動周期T，就可算出其轉動力矩I，即本實驗檢測木球和金屬細桿的轉動力矩時，沒有用金屬載物盤，分別用了支架和夾鉗，則計算轉動力矩時須要交納支架和夾鉗的轉動力矩。1、驗證物體轉動力矩的平行軸定律本實驗借助金屬細桿和兩個對稱放置在細桿兩側凹槽內的滑塊來驗證平行軸定律。檢測整個系統的轉動周期，可得整個系統的轉動力矩的實驗值為當滑塊在金屬細桿上聯通的距離為x時，依照平行軸定律，整個系統對中心軸轉動力矩的理論估算公式應為夾鉗滑塊滑塊滑塊為滑塊通過滑塊形心軸的轉動力矩理論值。假如檢測值I與理論估算值相吻合，則說明平行軸定律得證。五、實驗步驟：1、熟悉扭擺的構造及使用方式，熟悉轉動力矩測試儀的使用技巧。2、測出塑膠圓錐體的直徑，金屬圓筒的內、外徑幾種常見剛體轉動慣量公式，木球半徑，金屬狹長桿厚度及個物體質量（各檢測3裝上金屬載物盤，調整光電探頭的位置使載物盤上的擋光桿處于其缺口中央且能擋住發射、接受紅外光線的小孔。測定擺動周期（在估算木球的轉動力矩時，應交納支架的轉動力矩）。將滑塊對稱放置在細桿兩側的凹槽內，此時滑塊質心理轉軸的距離分別為5.00cm，10.00cm，15.00cm，20.00cm，25.00cm，測定擺動周期T，驗證轉動力矩的平行軸定律（在估算轉動力矩時，應交納治具的轉動力矩）。
六、實驗數據記錄：質心轉動力矩的測定/kg幾何規格/kg幾何規格/kg幾何規格5.0010.0015.0020.0025.00實驗值/-4理論值/-4百分差七、實驗數據處理：(915.410(12...04481.1710..53710(135.01061...04482.1000..97210治具八、預習思索題：1、如何檢測扭擺彈簧的扭轉系數？答：檢測出金屬載物盤的轉動周期、小塑膠圓錐的質量、直徑、轉動周期，通過公式可估算出扭轉系數。2、如何測定任意形狀的物體繞特定軸轉動的轉動力矩？答：可借助平行軸定律。先測定物體繞與特定軸平行的過物體剛體的軸的轉動力矩J'，儀器可用扭擺或三線擺。若特定軸與過剛體軸的距離為L，則物體繞特定軸轉動的轉動力矩3、數字計時儀的儀器偏差是0.01s，實驗中為何要檢測10個周期？答：由于在檢測過程中有所謂的正負誤差，在檢測量較小時，這種偏差值可能會占有較大的比列即相對誤差幾種常見剛體轉動慣量公式，因而在檢測過程中，適當的降低檢測次數或則檢測量分散偏差，或則說減少相對誤差的值。
4、如何驗證平行軸定律？答：采用三線擺和質心轉動實驗儀來驗證九、操作后思索題：1、在檢測形狀規則的物體的轉動力矩時，若物體在載物盤中放置不平穩，會對估算結果形成哪些影響？答：實驗結果不精確，出現較大偏差。2、扭擺角度的大小對檢測會形成哪些影響？答：彈簧扭擺常數K不是固定值，與扭擺角度略有關系，扭擺角在90度左右基本相同，在小角度時K偏小。3、驗證平行軸定律時，為何不用一個圓錐體而采用兩個對稱放置？答：若只用一個，則圓盤會遭到一個沿盤切向的扭矩的作用，轉動時，必然會引起磨擦扭矩的降低。一方面減小了檢測偏差。另一方面影響儀器的使用壽命。若果采用兩個對稱放置，兩扭矩大小相等，方向相反，于是互相抵消了。
