1=万44-，mn dn,-&mm ∑(dm,-dmj 6n的标准偏差S= mm: 4-1 查表1-2得/√n=1.59/√m=1.59,m的A类不确定度分量U,=WmS= mm: m的B类不确定度分量U。=△s=0.5mm m的扩展确定度分量U=VU;+U后= mm 标尺刻线的像移表示为m=所±U= 2.测钢丝直径d 测量钢丝的直径时要注意零点误差的修正.。 表3测量钢丝直径数据表 序号 2 4 6 均值 d/mm d,/mm d,-d/mm S 钢丝直径d的A类不确定度分量U,=S,= m 钢丝直径d的B类个确定度分量U。=Ss=0.004mm d的扩展确定度分量U=√U+U后= _mm d=dtu,= mm d 3.测量锅丝的原长L,光杠杆常数b.D及m 钢丝的长度L,光杠杆常数b及光杠杆平面镜到标尺的距离D都是单次测量值，都不考虑 不确定度的4类分量，只考虑B类分量，即主要山仪器误差引起的不确定度。 钢丝的长度L用钢卷尺测量，U=3mm,则钢丝长度L= 71m 光杠杆常数b用钢板尺测量，则U=Ss=0.5mm,b= mm
标尺到半面镜的距离D用钢卷尺测量，U。=3mm,D= 砝码质量m=1.000kg 4.=0.05gU.=A.=0.005g么=0.25% 4.计算弹性模量E 山式(4)有 Y=8FLD 32mgLD Pa (山于遂差处理结果，这甲与δn对应的力F是增加5个砝码的值(5kg),重力加速度取g 9.8ms3). 不嘴院度为u,-任)%+侣侣】 m Pa 测量结果Y=Y土U,= Pa 七、思考题 1.材料相同，相细长度不同的两根钢丝，它们的杨氏弹性模量是杏相同？ 2.在拉仲法测杨氏模量实验中，关锭是测哪几个量？从杨氏模量的不确定度计算式分 析哪个量的测量对E的结果的准确度影响最大？测量中应注意哪些问题？ 八、注意事项 L.实验系统调好后，一旦开始测量，在实验过程中绝对不能对系统的任一部分进行 任何调整。否则，所有数据将重新再测 2.加减砝码时，要轻拿轻放，并使系统稳定后才能读取刻度尺刻度，· 3.注意保护平面镜和望远镜，不能用手触摸镜面。 4.待测钢丝不能扭折，如果严重生锈和不直必须史换 5.实验完成后，应将砝码取下，防止钢丝披劳。 6.光杠杆主脚不能接触钢丝，不要靠着网孔边，也不要放在夹缝中。 实验3扭摆法测定刚体转动惯量 转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。圳体对于某一给 定轴的转动惯量是刚体内每一质点的质量和山该质点到定轴距离平方的乘积之和。刚体的转 动惯量与州体的质量、形状和转轴位置有关，对于形状简单而且规则的体，可直接计算出 它绕定轴的转动惯量。对于形状复杂、质量分布不均匀的州体，理论计算将极为复杂，通常 采用实验方法来测定。 转动惯量的测量，一般都是使俐体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理 量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，测量几种不同形状
物体的摆动周期及其它参数，计算出物体的转动惯量， 一、实验目的 1.学会用扭摆法测定物体转动惯量的原理和方法。 2.用扭摆法测定物体的转动惯量和弹簧的扭转常数，并与理论值进行比较。 3.验证转动惯量平行轴定理。 二、实验原理 扭摆装置构造如！图1所示。在垂直轴1上装有一根排片状的螺旋弹簧2，用以产生恢 复力知。在轴的上方可以安装各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，以降低摩擦力矩 3为水平仪，用来调整系统的平衡。 将物体在水平面内转过一角度0后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体开始绕垂直轴作 往返扭转运动。根据胡克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力知M与所转过的角度0成正 比，即 M=-K8 (1) 式中，K为弹簧的扭转常数，根据转动定律 M=JB (2) J为物体绕转轴的转动惯量，B为角加速度。令。2=K,忽略轴承的摩擦力矩， 有(1)、(2)得 上述方程表示扭摆运动具有简谐振动的特性，此方程的解为：日=Acos(o+) 此简谐振动的周期为： T-2远-2rk (3) 山式(3)知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期T,并在J和K中任何一个量已知时， 即可算出另一个量。 本实验用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理 论公式直接计算得到，通过测量摆动周期，可算出弹簧的扭转常数K, 理论分析证明，若质量为m的物体绕通过质心轴的转动惯量为J,时，当转轴平行移动 距离x时，则物体对新轴线的转动惯量变为J。+mx2，称为转动惯量的半行轴定理
图1扭握装置构造图 三、实验仪器 1.扭摆装咒、转动惯量测试仪、塑料圆柱、塑料圆球（木球）、金属细杆、游标卡尺、 金属滑块。 2.转动惯量测试仪 山测试仪和光电门组成。 测试仪采用新型单片机控制系统，用于测量物体的摆动周期，自动记永、存贮多组实验 数据并能桔确计算多组实验数据的平均值。 光电门山红外发射管和红外接受管组成，待测物体上的挡光杆通过光电门时不断遮光， 光电门将挡光杆每次经过的遮光信号转换为电脉冲信号送到计时器，计时器记录并存储遮光 次数和遮光时间。 3.仪器使用方法 扭摆与转动惯量测试仪如图2所示。 图2扭摆与转动惯量测量仪 TH一2型转动惯量测量仪面板如图3所示
t9品8 日a日旧日▣ 触量指示 数野显示 0 动能数上调下闲 执6查神酸运员 图3转动惯量测试仪板示意图 1.开启主机电源，摆动指示灯亮，显示“P1”,若情况异常（死机），可按复位键 即可恢复正常。 2.按功能键”，可选择摆动和转动（开机和复位默认状态为摆动）· 3.按置数镫，显示n=10,按上调"健，周期数依次加1，按下调健，周期数依 次减1，周期数可在1-20范围内任意设定，再按“置数“键确认。本机默认扭摆的周期数为 10。 4.按执行”键：数据显示为P1000.0”,表示仪器处在等待测量状念。将待测物体转 过0角度使其自山摆动，按下执行”键，当被测物体上的挡光杆第一次通过光电门时开始计 时，同时状念指示灯亮。随者体的摆动，仪器连续计时，直到周期数等于设定值时，停止 计时，状态指示灯熄灭，此时“数据显示”的是第一次测量的总时间。同时仪器自动计算出周 期工并予以存储 5.重新使待测物体自山摆动，按执行”键，“P1”变为P2”,本机重复测量的最多次数 为5次，即(P1,P2,P5)。按查询键可知每次测量的周期值T=l,25)以及它们的平均 值T。 四、实验内容 1.熟悉扭摆的构造和使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法。 2.测定塑料圆柱、塑料圆球、金属细杆的转动惯量，并与理论值进行比较 3.测定弹簧的扭转常数K。 4.验证转动惯量平行轴定理 五、实验步骤 1.测出塑料圆柱的外径、塑料圆球直径、金属细杆长度及各物体的质量（各测量3次）。 2.调整扭摆基座底脚螺丝，使水半仪的气泡位于中心。 3.装上金属载物盘，调整光电门在周定支架上的高度，使载物盘上的挡光杆处于其缺