自己（大学生）在校做的实验报告，可借鉴使用，下载资源后可自行增删内容，或按照个人喜好优化排版。内容包括扭摆法测量材料的切变模量和转动惯量相关的实验目的、实验数据记录与分析、实验结论等。

一、实验目的

1.掌握基本长度和时间测量仪器的使用方法。

2.了解测量材料切变模量的基本方法。

3.掌握用扭摆法测量各种形状刚体绕同一轴转动的转动惯量以及同一刚体绕不同轴转动的转动惯量，加深对转动惯量的概念及测量方法的理解。

二、实验原理（简述）

1.切变模量的概念：材料在弹性限度内应力与应变的比值是度量物休受力时变形大小的重要参量。正应力/线应变=杨氏模量；剪应力/剪应变=剪切弹性模量，又简称切变模量。与杨氏模量相似，切变模量在各行各业有着广泛的应用。建筑物抗震等性能都与切变模量参量有关。从机械转轴、机械与部件的连接直至建筑物抗震等性能都与切变模量参量有关。

2.对于某一弹性固体，在切变角α小的情况下，作用在单位面积上的切力F/A与切变角成正比，即​ , 式中A为受切力的面积，G是一个物质常数，称切变模量。G的单位是。

3.经推导，本实验铁丝的切变模量​。

4.由理论可知，环状刚体绕中心轴作水平振动的转动惯量为​  , 环状刚体处于垂直方向绕同一轴振动的转动惯量为​ ，上述式子中，b为环的内径，c为环的外径，M为环的质量，d为环的厚度。

三、实验设备及器材

切变模量与转动惯量实验仪1台、数字式计数计时仪1台、铁丝1条、环状刚体1个、小磁铁若干个、游标卡尺、螺旋测微器、米尺

相关图示

四、实验过程及数据记录

1.用米尺测量铁丝间距L（即中心轴线长度），用游标卡尺测量铁丝的直径2R。

2.转动上端的“扭动旋钮”，使爪手一端的小磁钢对准在立柱的霍尔开关，同时调节霍尔开关的位置，使之高度与小磁钢一致。                   

3.调节立柱的两个底脚螺丝，使小磁钢靠近霍尔开关，并使它们之间相距8mm左右。

4.打开计数计时器（一般预热几分钟），轻轻左右摆动爪手，观察指示灯是否闪烁，若指示灯无反应则将小磁钢极性调换即可。                  

5.转动横梁上的“标志旋钮”，使它的刻线与“扭动旋钮”上的刻线一致。接下来将“扭动旋钮”转过一个角度后，即刻又恢复到起始位置，此时爪手将绕铁丝作摆动。用计数计时器记录下20次所用时间（）,重复三次实验。

6.将圆环水平放置，重复步骤5，记为。

7.将圆环垂直放置，重复步骤5，记为。

8.将相关数据记录表1中。（注：本次实验主要是测量、、，即各种情况下的振动周期。）

表1

测值 次数	L/ cm	2R/ mm	/s	/s	/s	/s	/s	/s
1	67.7	0.48	37.79	3.779	96.78	9.678	73.88	7.388
2	67.5	0.50	38.02	3.802	96.67	9.667	73.81	7.381
3	67.9	0.52	37.96	3.796	96.77	9.677	73.78	7.378
平均值	67.7	0.5	37.92	3.792	96.74	9.674	73.82	7.382

·仪器使用注意事项

（1）请勿用手将爪手托起又突然放下，铁制爪手自由下落冲力易将铁丝拉断（往往在铁丝与扎头连接处断开。

（2）实验结束请将环放在桌上，以减轻铁丝负重。

（3）材料的切变模量与杨氏模量相似，与材料的成份、热处理工艺等均有关。如用树脂包线测得切变模量与纯铜丝的切变模量不相同。各种钢丝加工、热处理工艺不相同，切变模量也差异很大。（4）如果当磁钢靠近霍耳开关时，此时触发指示灯无反应时则是磁钢的磁极放反了，取下来换个方向，就可以了。（此时触发指示灯为暗）

（5）L的测量采用单次测量的方法。

（6）测量周期应该采用多周期多次测量的方法，要测量3⁓4次，每次测量10个周期（即计数器计数20次）。

五、实验数据处理与分析

1.计算出铁丝的切变模量 （已知）

2.计算钢制圆环的转动惯量

水平放置时

垂直放置时

六、实验结论

大多数材料的切变模量约是杨氏模量1/2到1/3。

同一钢制环状圆环不同（水平或垂直）放置，其转动惯量不一样，说明刚体的转动惯量不仅与刚体的质量有关，而且还与刚体转动的转轴位置及刚体的质量分布情况有关。