J-TD32慣性稱實(shí)驗(yàn)器

說

明

書

 TKZM-04控制儀TKZM-06,J-TD32慣性稱J-T8C

西安慶成機(jī)電設(shè)備有限公司

一、J-LD32慣性稱實(shí)驗(yàn)器用途

供高等，中等師范院校及理工科大學(xué)普通物理實(shí)驗(yàn)用。本儀器提供了不同于天平測(cè)定質(zhì)量的別一種質(zhì)量測(cè)定方法-即使用慣性秤測(cè)定物體質(zhì)量的原理和方法，學(xué)習(xí)儀器的定標(biāo)方法和求儀器常教的方法，研究重力對(duì)慣性秤的影響。

       圖1

1三腳架   2水平螺栓   3立柱  4固定座  5旋鈕   6滾花扁螺母   7吊桿  8掛鉤

9球形手柄 10秤體  11待測(cè)園柱體 12片狀砝碼  13平臺(tái)（見圖2）

二 、結(jié)構(gòu)

儀器由兩條相同的片狀鋼條把秤臺(tái)和固定座連接起來成一秤體，通過固定座把秤體安裝在三號(hào)座上（見圖一），可安裝在實(shí)驗(yàn)桌上用，秤體的振動(dòng)周期可配用我廠的產(chǎn)品J-T25周期測(cè)定儀以光電法測(cè)定。

三、TKZM-04控制儀TKZM-06,J-TD32慣性稱J-T8C儀器安裝及調(diào)整

1、按圖一將立柱安裝在三腳架上，用墊圈和六角螺母M20緊固。

2、固定座安裝在立柱端，用旋鈕緊固，再在固定座上用M12柱桿和球形手柄將秤體固定在水平位置，調(diào)節(jié)水平螺栓，使平臺(tái)水平。

3、吊桿旋入立柱頂端螺孔中，再用滾花扁螺母緊固，然后放置掛鉤，

四、周期測(cè)定儀器

實(shí)驗(yàn)時(shí)尚需備有周期測(cè)定儀及光電門測(cè)試架，分別可測(cè)1.5，10個(gè)周期。

五、實(shí)驗(yàn)原理和方法

慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量是由兩個(gè)不同的物理定律—牛頓第二定律和萬有引力定律引入的兩個(gè)物理概念，前者表示物體慣性大小的量度，后者則表示物體引力大小的量度，但現(xiàn)已精確證明，任一物體的引力質(zhì)量和它的慣性質(zhì)量成正比，兩種質(zhì)量若以同一物體作為單位質(zhì)量，則任何物體的兩種質(zhì)量值是同樣的，因此，我們可以用同一物理量“質(zhì)量"來表示慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量。

由牛頓第二定律和萬有引力定律，原則上講，可以有兩種測(cè)定質(zhì)量的方法，一是通過待測(cè)物體的選作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的物體達(dá)到力矩平衡的杠桿原理求得，用天平稱衡就是根據(jù)該原理，另一種是由測(cè)定待測(cè)物體和標(biāo)準(zhǔn)物體在相同的外力作用下的加速度而求得，慣性秤測(cè)定質(zhì)量就是根據(jù)后者，但慣性秤不是直接比較物體的加速度，而是用振動(dòng)法比較反映物體加速度的振動(dòng)周期，去確定物體的質(zhì)量，該方法對(duì)處于失重狀態(tài)下物體質(zhì)量的測(cè)定有*的優(yōu)點(diǎn)，具體原理如下：

TKZM-04控制儀TKZM-06,J-TD32慣性稱J-T8C慣性秤平臺(tái)調(diào)平后，將其沿水平方向推開一小段距離，然后松手，平臺(tái)及其上的物體將在振臂的彈性恢復(fù)力作用下作左右松動(dòng)。在平臺(tái)上負(fù)載不大且平臺(tái)位移較小的情況下，可以近似地認(rèn)為彈性恢復(fù)力和平臺(tái)的位移成正比，即平臺(tái)是在水平方向作諧振動(dòng)，設(shè)彈性恢復(fù)力F= - KX(K為秤臂的彈性系數(shù)，X為平臺(tái)質(zhì)心偏離平衡位置的距離)，根據(jù)牛頓第二定律，可得

（+mi）                           (1)

式中m0為平臺(tái)的等效慣性質(zhì)量，mi為砝碼成待測(cè)物的慣性質(zhì)量。解此方程，得平臺(tái)及上物體的周期為T=2π                                    (2)

先測(cè)得空秤（mi=0）時(shí)的周期,然后將具有相同慣性質(zhì)量的片狀砝碼依次插入平臺(tái)，測(cè)得相應(yīng)的周期為，，……，作T～mi曲線，若測(cè)得待測(cè)物體的周期時(shí)，即可從圖線上找出相應(yīng)的慣性質(zhì)量值。

把（2）式改寫mi=-m0+                            (3)

用一元線性回歸法處理數(shù)據(jù)，即可得到截距A和斜率B的精確解。儀器的常數(shù)，即空秤的等郊質(zhì)量m0和秤臂的彈性系數(shù)K分別由截距和斜率求得，若已知待測(cè)物的周期，即可得到該物體的慣性質(zhì)量值。

慣性秤的靈敏度定義為   =-                      (4)

六   實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.   調(diào)節(jié)慣性秤平臺(tái)水平，分別將片狀砝碼插入平臺(tái)中，測(cè)量它們的周期，若各個(gè)周期之間差異不超過1%，在此實(shí)驗(yàn)中，就可以認(rèn)為它們具有的慣性質(zhì)量，可以取一個(gè)砝碼作為慣性質(zhì)量單位。

     圖（2）

1. 測(cè)空秤的周期,再依次增加把片狀砝碼插入平臺(tái)中，記下周期，作T～m2圖線。

2. 把待測(cè)園柱體擱在平臺(tái)園孔中，測(cè)定它們的周期，在T～mi圖線上找出它們相應(yīng)的慣性質(zhì)量。進(jìn)一步，可以利用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行一元線性回當(dāng)處理，得到的mi～ 直線圖，定儀器常數(shù)及求待測(cè)物體的慣性質(zhì)量。

3. 用物理天平秤衡各片狀砝碼的以克為單位的引力質(zhì)量，它們?cè)趹T性秤實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)具有相同的引力質(zhì)量嗎？在本儀器的實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，分析上述數(shù)據(jù)，你對(duì)慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量得出什么結(jié)論/,本實(shí)驗(yàn)中選取的慣性質(zhì)量單位和以克為單位之間比例為多大？若慣性質(zhì)量數(shù)值與引力質(zhì)量取得一樣，可以嗎？怎樣評(píng)價(jià)你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？

4. 研究重力對(duì)慣性秤的影響

5. 慣性秤平臺(tái)仍水平放置，用約50Cm長(zhǎng)的細(xì)線，通過吊桿上掛鉤將大園柱體鉛直懸吊在平臺(tái)園孔中，測(cè)定其擺動(dòng)周期，與原來直接擱在園孔中，測(cè)定其擺動(dòng)周期，與原來直接擱在園孔中的周期進(jìn)行比較，有何不同？

6. 慣性秤豎直放置，測(cè)量空秤和加1，3，5個(gè)砝碼的周期，和水平放置時(shí)的周期比較，兩者有么不同？

   TKZM-04控制儀TKZM-06,J-TD32慣性稱J-T8C