扭摆法测量转动惯量实验数据处理及误差讨论DISCUSSION ON EXPERIMENTAL DATA PROCESSING AND ERROR IN ROTATIONAL INERTIA MEASUREMENT BY METHOD OF TORSION PENDULUM
潘小青,刘超飞,朱云
摘要(Abstract):
扭摆法测量转动惯量是大学物理实验中一个重要的项目.现行物理实验教材中,其相对误差分析通过对比转动惯量理论值与实验测量值得到,这种处理方式值得商榷.本文针对这一问题,采用不确定度计算,分别讨论了转动惯量的理论值与实验值的不确定度公式,并比较了两种转动惯量计算结果的差别,分析其产生的可能原因.并提出了用线性拟合作图法验证平行轴定理的新思路,根据微扰理论提出了得到扭转常数与摆幅相互关系的测量方案和减少误差的处理途径.最后用数值计算讨论了同时考虑摩擦阻力和扭转常数随摆角变化对摆动周期的影响.
关键词(KeyWords): 扭摆;转动惯量;不确定度;数据处理;误差
基金项目(Foundation):
作者(Author): 潘小青,刘超飞,朱云
参考文献(References):
- [1]张兆奎,缪连元,张立.大学物理实验[M].2版.北京:高等教育出版社,2001.
- [2]孙晶华.操纵物理仪器获取实验方法-物理实验教程[M].北京:国防工业出版社,2009.
- [3]谢嘉祥,费定曜.用扭摆法测定物体转动惯量[J].工科物理.1998,18(6):29-30.
- [4]朱鹤年.新概念物理实验测量引论[M].北京:高等教育出版社,2007.
- [5]马亚林,陈建新.扭摆法测物体转动惯量的不确定度分析[J].大学物理实验,2011,24(1):93-96.
- [6]邱菊,刘宇星,孔炎.用扭摆验证转动惯量平行轴定理的新方法[J].大学物理.2006,25(9):37-38,58.
- [7]汤照,张宜虎.扭摆法测转动惯理的系统误差与实验改进[J].物理与工程,2000,10(1):33-36.
- [8]黄德东,吴斌,刘建平.扭摆法测量导弹转动惯量的误差分析[J].弹箭与制导学报,2009,29(5):78-78.
- [9]李德禄,林芮竹.马杰等.摆角对物体转动惯量测量误差的影响[J].高校实验室工作研究,2013,(23):32-33.
- [10]李先胤,孙增灼,缪胜清,等.理论物理学中的近似方法[M].北京师范大学出版集团.合肥:安徽大学出版社,2011.