实验 5 气垫法测定物体的转动惯量
在很多情况下，物体的形状和大小对物体的运动规律起着重要作用，例如宏观物体的
转动，以及微观粒子如分子、原子的转动甚至电子的自转等等。在这种情况下，物体就不
能再被当作质点看待，而必须考虑物体的大小和形状，即把物体视为刚体。
在研究刚体的转动问题时，首先遇到的困难就是磨擦力矩的存在；本仪器由于采用了
气垫悬浮与气垫滑轮相结合以及气流定轴等独特设计，故该装置所有转动件间的磨擦均达
到可以忽略的程度。用它可以测量多种物体的转动惯量，能够完成转动定律、角动量守恒
定律及平行轴定理等许多实验。本实验利用气垫转动惯量测定仪测定刚体在力矩作用下转
动的角加速度，来验证刚体转动定律。
实验目的和学习要求
1．验证刚体转动定律，测定刚体绕固定轴的转动惯量；
2．验证刚体转动惯量的平行轴定理；
3．验证角动量守恒定律；
4．用对称测量法消除零转引起的系统误差。
实验仪器
气垫转动惯量测定仪，专用 CHJ 型数
字毫秒计，DC 型微音气泵，砝码组（2×
1g，4×2g，及 2×5g），镊子及细线等。
实验原理
1．验证刚体转动定律
转动定律指出：绕固定轴转动的刚体，
其所受外力矩 N 与该力矩作用下产生的角
加速度
成正比，即：
N I
（5-1）
比例系数 I 为刚体绕定轴转动的转动惯
量，单位：
kg m
。当刚体的转轴被确定
后，其转动惯量为一常数。如图（5-1）所
示（参见附录），由于砝码 m 的重力作用，
使绕在动盘圆柱上的软细线产生张力 T，
在张力作用下，动盘将产生一转动力矩 N。
略时，外
图 5-1 气垫转动惯量测定仪
2
假定动盘圆柱直径为
D
1
，则当气动阻力可忽
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