[实用新型]简易三线摆实验仪器的辅助装置

说明书

一种简易三线摆实验仪器的辅助装置，基座为圆柱形，其上端面垂直向下开设定位矩形槽和顶点在下的定位圆锥孔，槽底部对称开设三个定位销孔，间距与市场上购买的三线摆底盘定位孔匹配，定位销孔中间的孔之轴线与基座的轴线重合；两个定位销使基座的轴线与三线摆的旋转轴线重合；球体A或球体B放入定位圆锥孔，顺锥面滚入，其重心自动与基座的轴线重合；圆环片放入定位矩形槽中，圆环片两端面由所述定位矩形槽两侧面定位，其重心由中间的定位销孔自动定位，并与基座的轴线重合；使用本辅助装置在三线摆实验仪上完成不同直径球体或圆环片的转动惯量的测定。

技术领域

本实验新型涉及对物理实验装置的改进，属于普通物理实验装置技术领域。

背景技术

转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，反映刚体转动惯量的两个重要定理是平行轴定理和垂直轴定理，平行轴定理表达式：，式中，Jc表示质量为m的刚体绕质心轴的转动惯量，Jx表示刚体绕与质心轴平行且间距为x的轴的转动惯量；垂直轴定理是指：薄板形物体绕垂直于平面的轴转动时的转动惯量Jz等于绕其平面内相互垂直的两个轴转动的转动惯量J x 与 J y之和，即Jz=J x+ J y。

利用三线摆实验装置研究刚体转动惯量是大学物理实验教学中的重要内容，现有的三线摆实验装置由支架、横梁、底座和上下两个圆盘组成，上圆盘固定在横梁上，由上圆盘伸出的三条等长的悬线将下圆盘悬挂起来，可绕圆盘的对称轴做扭转运动，其测量原理为： 当摆角很小，下圆盘绕中心轴转动的转动惯量J与摆动周期T的关系：，式中 ：m0 为下圆盘质量，r 和R 为上下圆盘圆心到各自悬点的距离， H 为上下圆盘的竖直距离，T 0 为下圆盘的扭动周期，g 为重力加速度，通过测量扭转周期T 0 可得到下圆盘的转动惯量。

利用三线摆实验装置可以测量圆盘和圆环形状物体的转动惯量，方法是：将质量为 m 的待测物体平放在下圆盘上，并使其对称轴与转轴重合，测出这个组合刚体绕中心轴扭动周期T，组合刚体对中心轴的转动惯量：，则待测物体的转动惯量可由求出；以及通过两个相同的小圆柱来验证平行轴定理，方法是：将两个相同的小圆柱体，分别对称地放在下圆盘上，圆柱的对称轴与下圆盘的中心轴平行，圆柱与中心的距离为x，通过测量两个圆柱体和下圆盘组合体的扭摆周期，进而得到一个小圆柱体绕圆盘中心轴的转动惯量JX，再与（Jc+mx²）的计算值进行比较，就可验证平行轴定理。

发明内容

现有的三线摆装置使用范围有限，一是由于下圆盘不能稳定放置球形物体而不能直接测量球形物体的转动惯量；二是在圆环薄板在回转轴与下圆盘回转轴垂直时，由于不能稳定放置圆环薄板不能直接测量薄板形物体此时的转动惯量J x 与 J y而不能验证垂直轴定理，因此本实用新型提供一种辅助装置，不但能够完成原有的实验教学内容，还能够测量球形物体的转动惯量，以及验证垂直轴定理，丰富了三线摆实验的教学内容，有利于教学质量的提高。

本实用新型提供的是：一种简易三线摆实验仪器的辅助装置，其特征是：基座1主体为圆柱形，其上端面垂直向下开设一个槽中心经过圆柱体轴心的定位矩形槽5，槽宽与圆环片厚度相等，所述槽底部对称开设三个定位销孔3，间距与市场上购买的三线摆实验仪9底盘定位孔匹配，且三个定位销孔3轴线在一个平面内并垂直于所述槽底部，所述定位销孔中间的孔的轴线与基座1的轴线重合；定位销A2和定位销B4分别穿过两侧的定位销孔3后再插入三线摆实验仪9对应的定位孔中，使基座1的轴线与三线摆实验仪9的旋转轴线重合；基座1上端面开设一个定位圆锥孔6，其顶点朝下，轴线与基座1的轴线重合；球体A7放入定位圆锥孔6，顺锥面滚入，其重心自动与基座1的轴线重合。

如上所述的一种简易三线摆实验仪器的辅助装置，其特征是：球体B8放入定位圆锥孔6，顺锥面滚入，其重心自动与基座1的轴线重合。

如上所述的一种简易三线摆实验仪器的辅助装置，其特征是：圆环片10放入定位矩形槽5中，圆环片两端面由所述定位矩形槽两侧面定位，其重心由中间的定位销孔3自动定位，并与基座1的轴线重合。