题目
刚体转动实验仪载物台呈十字形,它沿半径方向等距离地排有三个小孔,这些小孔中可以安插小圆柱,用以改变体系的 。
刚体转动实验仪载物台呈十字形,它沿半径方向等距离地排有三个小孔,这些小孔中可以安插小圆柱,用以改变体系的 。
题目解答
答案
转动惯量
解析
考查要点:本题主要考查对刚体转动惯量概念的理解,以及实验装置中结构设计与物理量变化的联系。
解题核心:
刚体的转动惯量由质量分布和转轴位置决定。实验中通过调整小圆柱的位置(改变质量到转轴的距离),从而改变系统的转动惯量。
关键点:
- 转动惯量公式:$I = \sum m r^2$,其中$r$为质点到转轴的距离。
- 实验设计:等距小孔允许在不同半径处添加质量,直接改变$r^2$的总和,从而调节转动惯量。
刚体转动实验仪的载物台设计为十字形,沿半径方向等距排列三个小孔。通过在不同小孔插入小圆柱,可以调整系统的质量分布:
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质量位置影响:
- 外层小孔距离转轴更远,插入小圆柱时,对应$r$更大,$r^2$显著增加。
- 内层小孔则对$r^2$的贡献较小。
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转动惯量变化:
- 添加外层小圆柱会增大总转动惯量$I$。
- 移除外层小圆柱或仅使用内层,则减小$I$。
因此,实验通过改变小圆柱的位置,灵活调整系统的转动惯量,用于研究其对转动运动的影响。