落体法测量刚体转动惯量实验中引起测量值偏离的因素分析
2012-02-01王海林司嵘嵘李相银
物理实验 2012年5期
王海林,司嵘嵘,李相银
(南京理工大学物理实验中心,江苏南京210094)
1 引 言
如何使目前高等院校的物理实验课程适应培养创新型人才是十分重大的研究课题[1].物理实验教学是理工科院校本科生重要的基础课程,是大学生进入高校最早必修课程之一,课程内容丰富、时间长、涉及专业广.在近几年的物理实验教学中,我们提出并实践了“层次—递进—素质互联一体化”的教学新模式,探索着如何培养学生科学实验素质、提高学生实验创新能力、满足不同层次不同专业学生对物理实验课程的需求,该研究工作内容涉及到课程体系、内容、教学方法、教材等[2-4],其中对一些传统的必修实验进行实验内容和方法的改进和延伸是一种最简单、方便的方法[5-6].刚体转动惯量测量是许多高校学生必修的基础性物理实验[7],转动惯量测量有多种方法,如落体(动力)法、扭摆法(三线扭摆、单线扭摆)和复摆法等.本文并讨论了落体法测量刚体转动惯量中拉绳与转轴不垂直情况下对刚体转动惯量的影响,测量并分析了转动体在阻力矩作用下的角加速度与转速的关系.该内容作为刚体转动惯量实验的拓展性、创新性实验内容,有利于启发学生实验思维和培养学生实验创新意识,有利于激发学生的个性发展和对实验的兴趣,提高学生独立思考和分析数据的能力,进而提高了教学效果.
2 实验原理
落体法测量刚体转动惯量实验装置如图1所示,刚体转动体系受到2个力矩,一个是细绳的拉力矩M=Tr,r为绕线塔轮的半径,T≈mg为细绳的拉力(刚体转动体系的质量远远大于砝码质量时,可忽略砝码下落时的加速度的影响);……
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