實驗目的
1.測定剛體的轉動慣量用實驗方法檢驗剛體的轉動定理和平行軸定理
2.觀測剛體的轉動慣量隨其質量分布及轉動軸線不同而改變的狀況
3.用作圖法和最小二乘法處理資料——曲線改直
實驗儀器
剛體轉動實驗裝置，停表(0.01s), 砝碼(5.00g),電子游標卡尺(125mm), 鋼捲尺（2m，1mm）。
實驗原理
根據剛體轉動定律，當剛體繞固定軸轉動時，有
m = iβ
其中m為剛體所受合力距, i為物體對該軸的轉動慣量, β為角加速度. 剛體所受外力距為繩子給予的力矩tr和摩擦力矩, 其中t為繩子張力, 與oo』 相垂直, r為塔輪的繞線半徑. 當略去滑輪及繩子質量並認為繩長不變時, m以勻加速度a下落.
並有:
t = m(g a)
其中g為重力加速度, 砝碼m由靜止開始下落高度h所用時間t, 則:
h = at2/2
又因為a = rβ
所以在實驗過程中保持, 則有
若, 略去, 則有:
不能忽略,保持r, h以及的位置不變, 改變m, 測出相應的下落時間t, 並保持不變, 則有:
其中, .
2. 保持h, m以及的位置不變, 改變r, 測出相應的下落時間t,並保持不變, 則有:
其中,3. 如果保持h,m,r不變，對稱地改變的質心至oo』距離x， 根據平行軸定理，
式中為a,b,b』繞oo』軸的轉動慣量，為兩個圓柱繞過其質心且平行於oo』軸的轉動慣量。則：
若考慮摩擦且摩擦力矩不變，則有
表示與成線性關係。
實驗內容
1. 調節實驗裝置：
取下塔輪，換上豎直準釘，調oo』與地面垂直，裝上塔輪，盡量減小轉動摩擦，調好後用固定螺絲固定，並在實驗過程中維持摩擦力矩不變，繞線盡量密排，m0用鐵柱。調節滑輪位置，保持繩子張力的方向與oo』垂直。
2. 選r=2.50cm，將放於位置（5，5』），將m從一固定高度由靜止下落，下落距離為h .
改變m，每次增加5.00g砝碼，到m=35.00g為止。
用停表測下落時間t，測三次取平均。
3. 將放在（5，5』）的位置，維持m=20.00g，改變r，取r=1.
00，1.50，2.00，2.
50，3.00cm，測量下落時間t ，測三次取平均。
4. 維持m=10.00g，r=2.50cm，改變位置，測下落時間t，測三次取平均。
實驗資料
1. r=2.50cm，位於(5,5』)，h=85.00cm，改變m
2. m=20.00g，位於(5,5』)，h=85.00cm，改變r
3. m=20.00g，h=85.00cm，r=2.50cm，改變位置
資料處理
由最小二乘法處理，得
1., 相關係數r=0.998
2., 相關係數r=0.99986
3.相關係數r=0.99991 即滿足線性關係，平行軸定理成立。
思考題1. 本實驗所滿足的實驗條件：，摩擦力矩保持不變。
通過控制摩擦力矩和m不要太大使，通過鎖死固定螺絲、採用同樣的繞線方法等使力矩近似相同。
4. 通過多測幾組時間，並且認為測量結果之間相互之差小於0.2s時認為該組資料合理。本次實驗中最終用於分析、以**形式呈現於實驗報告中的資料均符合此要求。
5. 有兩個原因：a、r的變化對i的測量有影響。
（1） 由於第二組測量i時總體而言a更大，引起的誤差也因此增大。
（2） 實驗2中改變半徑r時，在較小半徑時密繞細繩的重疊會使力臂稍大於r，使力矩偏大，從而使偏小，從m—1關係圖上看，下方的資料點橫座標偏大，位置偏右，使整條曲線斜率偏大，i測量值偏大。
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