三线摆测量物体转动惯量实验方法的改进(5)
图3 周期测量装置示意图本文来自优尔\文/论~文?网，毕业论文 www.youerw.com 加7位QQ324~9114找原文
这样就用光控的方法解决了三线摆实验中关于周期测量与摆的转动周期要同步的问题，并且用光电计时器计数来代替人工手动用计时器计数，从而可以提高该实验的精度和实验的效率。
在实验的过程中，下盘的转角要求不能超过 。而 恰好就是一个圆周 的 ，这个角度是很小的。针对此种情况，张显余和常效奇在文献中指出激光射在随三线摆下盘转动的镜面上，由反射光点摆动控制摆动角度，克服了下团盘扭转的角度不易确定的弊病，使实验精度有所提高；本文他们的基础上设计了一个相似的角度控制装置，并提出了相应的操作方法，可将下盘旋转时的角度精确的控制在 以下，下面具体的介绍该角度控制装置的设计与操作：
图4 角度控制装置示意图
①如图4所示，在距三线摆下盘上的一面平面镜距离为1米处放置一块长45cm、宽20cm的硬纸板，用铁架台固定住；
②硬纸板的板面要与镜面平行，硬纸板背面放一激光光源，在硬纸板正中间开一窄缝使激光束通过窄缝可以垂直打在平面镜上；
③在硬纸板上的两侧画上对称线，对称线到窄缝距离为17.63cm，下面解释取这样一个距离的原因：
图5 光路图示
有图5可得出，对称线到窄缝的距离：
当光点在两对称线间摆动时，三线摆的摆角就不会超过 了。
至此为止，影响周期测量精确度的四个主要的因素已考虑了两项。然而，若将放上被测物体前后下盘的转轴保持不变，则被测物与摆的转轴要重合这一项，也就迎刃而解了。现在，本文就是设计固定转轴装置来解决固定转轴的问题。下面具体的介绍固定转轴装置设计与操作：
①找出三线摆试验仪下盘的中心，并在其中心开一个直径为2mm的小孔；
②在下盘的轴线上加一个光电门如图6所示。
图6 固定转轴装置示意图
这样就用光控装置解决了三线摆实验中关于固定转轴方面的难题，并且用光电计时器计数来代替人工的手动计时器的计数，从而提高了该实验的精度。改进后装置如图7所示：
图7 改进后的实验实物图
2.3 装置改进后的实验原理图
下图是三线摆实验装置改进后的原理图：
图8 改进后的实验原理图
2.4 装置改进后的实验操作步骤
(1)仪器调平
将气泡水准仪放在悬挂了下盘的支架上，调节三线摆底座的两个螺钉，使上盘处于水平状态。再将三角镜面体放在盘上，然后将水准仪放也在下盘上，调节三根悬线的长度使下盘水平(选线长度L约50cm)。
测出仪器各参数： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ，而
其中， 和 分别是上下盘上三线的孔距。
(2)光控装置调解
按照图8所示，将周期测量装置和定轴装置的光电门初始状态调整在感光部件刚好能感光的状态；将角度控制装置的激光器能发出的光刚好又能从窄缝原路返回的状态。
(3)测量下盘的转动惯量
使三线摆保持静止，然后轻轻转动上盘带动下盘转动(角度控制装置的反射光点在 刻度线之间摆动)。测出10次完全摆动周期的时间t，测10次，求出平均周期 。
(4)测量某一圆环的转动惯量
将待测圆环置于下盘上，使两者中心轴重合，按照上面的步骤测出 ，由(6)计算出 ,并与理论值 比较，求出其百分差( 、 分别是待测圆环的内半径和外半径)。
3. 系统误差及数据处理分析
3.1 系统误差分析
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