为什么要保证细线水平及与载物台转轴垂直

转动惯量实验
[内容摘要]物体的转动惯量大小取决于物体的形状、质量分布和转轴的位置。几何形状简单的匀质刚体绕特定轴的转动惯量可由公式直接计算，而形状复杂或非匀质刚体的转动量则必须用实验方法进行测定。本文采用的是根据相应的物理原理（转动惯量与牛顿定律）来测定刚体的转动惯量并验证刚体转动定律。本实验引入了动力学的几个量并借助动力学方程来测定刚体的转动惯量并验证刚体转动定律。
[实验原理] 根据转动定理，当刚体绕固定轴转动时有M=Iβ(1)其中M是刚体所受合外力矩，I是刚体对该轴转动惯量，β为角加速度，本实验通过采用如图1所示的装置验证上诉实验原理，图中1为一个具有不同半径的塔轮，其上方有一载物平台2，载物平台上可放置不同的重物，它们一起组成了一个可绕定轴转动的刚体系统，塔轮上绕一细线，通过滑轮3与砝码m相连。当m下落时，通过细线对刚体施加外力矩。在此装置中，刚体所受外力矩为绳子给予的力矩Tr和转轴与转承间的摩擦力矩Mu，有M=Tr—Mu=Iβ(2)式中T——绕绳张力r——绕绳轮的半径

实验装置图
有牛顿第二定律可知：当略去滑轮及绳子的质量和滑轮上的摩擦力，并认为绳子长度不变时，m以匀加速度a下落，则

mg-T=ma （2）
h=1/2a t2 （3） m(g—a)r—Mu=2ht/r t2 （5）
a=rβ（4）

由于实验过程中保持g>>a，则有（5）可知mgr—Mu=2ht/r t2（6）从而得m=2ht/gr 2t2+Mu/gr=k/ t2+C（7）
其中（C= Mu/gr； k =2hI/gr 2t2；g为重力加速度，砝码由静止开始下落高度所用的时间为t）
从而可以画出m—t-2之间的关系图，如果实验图像为一直线，则验证了转动定理即（1）式的正确性。然后根据实验图像可以求出物体的转动惯量I=k gr 2/2h(8),从而即完成实验
[实验步骤]
（1）.将水准仪放置在物台中央，调节底座螺钉，使载物台水平。
（2）.调节滑轮位置，使细线大致与地面水平。
（3）.测转动惯量仪空载时的转动惯量I台。在h,r固定不变的情况下，让m静