六、补充说明
(1)转动惯量测量式(3.13)的推导
当下盘扭转摆动,转角θ很小时,其摆动是一个简谐振动,运动方程为
![]()
当摆离开平衡位置最远时,其重心升高h,根据机械能守恒定律有

即

而

当t=0时,有

将式(3.25)代入式(3.22)得

从图3.6中的几何关系中可得

简化得

略去![]()
,且取
,则有
代入式(3.26)得

由此得到式(3.13)。
(2)FB213A型数显计时计数毫秒仪使用说明
①FB213A型数显计时计数毫秒仪(图3.7)采用编程单片机,具有多功能计时、存储和查询功能。可用于单摆、气垫导轨、马达转速测量及车辆运动速度测量等诸多与计时相关的实验。
(https://www.daowen.com)
图3.6 式(3.13)的推导示意图

图3.7 FB213A数显计时计数毫秒仪
②该毫秒仪通用性强,可以与多种传感器连接,用不同的传感器控制毫秒仪的启动和停止,从而适应不同实验条件下计时的需要。
③毫秒仪“量程”按钮可根据实验需要切换二挡:S(99.999 s分辨率1 ms);mS(9.999 9 s分辨率0.1 ms),对应的指示灯点亮。
④毫秒仪“功能”按钮可根据实验需要切换5个功能:
a.计时:双计时。
b.周期:摆动(用于单摆、三线摆、扭摆等实验);转动(用于简谐运动、转动等实验)。转换至某个功能下,该功能对应的指示灯点亮。
切换到二种“周期”,图3.7中左窗口二位数码管点亮,可“预置”测量周期个数并显示,随计数进程逐次递减至“1”,计数停止,恢复显示预置数。
切换到三种“计时”,左窗口二位数码管熄灭。
⑤在二种“周期”方式下:按“执行”键,“执行”工作指示灯亮(等待测量状态),由传感器启动测量,灯光闪烁,表示毫秒仪进入测量状态。在每个周期结束时,显示并存贮该周期对应的时间值,在预设周期数执行完后,显示并存贮总时间值,然后退出执行状态。
⑥三种“计时”方式的符号意义:
a.
单U计时、
双U计时、
单U计时:按“执行”键,执行灯亮(等待测量状态),当U形挡光片从单个光电门通过,执行灯灭,存下第1个通过时间数据,按相同步骤可存下第2个数据、第3个数据等。一共可存20个数据,存满后,若继续操作下去,将从第1个数据起,逐个被覆盖。
b.![]()
双U计时:按“执行”键,执行灯亮,当U形挡光片从第1光电门通过,显示其通过时间的第1个数据,执行灯开始闪烁,U形挡光片移动到第2光电门,显示第1至2光电门间通过时间的第2个数据,再从第2光电门通过,显示其通过时间的第3个数据,执行灯灭;查询时;1显示t1时间,2显示t2时间,3显示t3时间,4显示t1速度(5 cm/ms),5显示t3速度(5 cm/ms)。
c.
双计时:按“执行”键,执行灯亮,当U形挡光片入第1光电门移至第2光电门,显示第1至2光电门间通过时间。
注意:双U计时和双计时方式,须把毫秒仪背后第1、2传感器插头互换插座插(小车先通过传感器2,再通过传感器1)。
⑦毫秒仪“查询”按钮可查询5个功能工作方式下存贮数据。
a.在“周期”方式下,逐次按“查询”键,则依次显示出各周期对应的时间值,在最后周期显示出总时间值,在预设周期完后,则停止查询。
b.在“计时”方式下,逐次按“查询”键,则依次显示出各对应的数据:其中双U计时方式可查询4组存贮数据,每组5个(如在按执行键后发现周期窗口有数值,按复位后再按执行键)。
查询完毕后,一定要按下复位键退出查询。在查询时可按量程键得到更高的分辨率的数值。
⑧同时按“复位”和“功能”键5 s以上,则存贮的数据全部清零。但仍然保留预设周期数(直至重新设置新的周期数值才会改变)。
⑨周期方式或计时方式在执行中,均可按“复位”键退出执行。
⑩断电后保留上次执行功能。