定軸轉(zhuǎn)動定律是剛體定軸轉(zhuǎn)動的重要內(nèi)容,定軸轉(zhuǎn)動定律的實驗演示對理解和掌握剛體的定軸轉(zhuǎn)動至關(guān)重要。然而傳統(tǒng)的定軸轉(zhuǎn)動實驗演示只對定軸轉(zhuǎn)動定律做了定性演示,本文在傳統(tǒng)演示的基礎(chǔ)上,通過定量研究和儀器創(chuàng)新,對傳統(tǒng)的定軸轉(zhuǎn)動定律演示儀進行了升級改造,使其不但能對定軸轉(zhuǎn)動定律進行定性演示,而且可以對轉(zhuǎn)動慣量進行定量測量。 

【文章來源】：中外企業(yè)家. 2020,(08)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

傳統(tǒng)演示儀器圖

對于傳統(tǒng)演示儀的第一點缺陷，只需要提供多個砝碼，通常提供三個質(zhì)量不同的砝碼就可以解決問題，本文選取的砝碼質(zhì)量分別為250克、500克、750克，這樣，就可為轉(zhuǎn)動系統(tǒng)提供三個不同的外力矩，可以驗證不同外力矩作用下，轉(zhuǎn)動慣量不同的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的角加速度變化，可以揭示定軸轉(zhuǎn)動定律數(shù)學表達式M=Jβ中外力矩M和轉(zhuǎn)動慣量J兩個量分別或同時發(fā)生變化時，第三個量角加速度β的變化情況，使得演示內(nèi)容更加豐富，揭示的物理內(nèi)涵更加明確。圖3 砝碼的受力分析

圖2 演示儀器改進圖為了克服傳統(tǒng)演示儀的第二點和第三點缺陷，如圖3所示，我們首先將傳統(tǒng)演示儀器的豎直支架由原來的0.6米調(diào)到1.2米，這樣不但便于觀察轉(zhuǎn)動系統(tǒng)運動的變化情況，同時也會減小測量誤差；其次，在豎直支架的前面加裝一個從上到下讀數(shù)的標尺即讀數(shù)尺；最后在每個砝碼的下端焊接一個小指針，指針長度以接近標尺刻度為宜，以便準確讀取運動過程中砝碼的位置。轉(zhuǎn)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動的過程中，砝碼上下平動，首先將四個可移動配重塊卡在十字架上某四個對稱位置，然后順時針轉(zhuǎn)動十字架，將砝碼移到上端某個位置，靜止不動，讀取砝碼指針所在處的標尺讀數(shù)y0，然后將砝碼從該位置由靜止開始釋放，并開始計時。砝碼在重力和繩子張力的作用下，向下做勻加速直線運動，當砝碼運動到下面某個位置時，計時結(jié)束，通過秒表讀取這一過程的用時t，同時再次讀取砝碼指針位置處的標尺讀數(shù)y，則根據(jù)運動學知識[2]:


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