(一)、十字型转动惯量演示仪 一、经典的转动现象

1.常见的现象：

2.思考：

二、物理建模

1. 建模背景：

引入转动惯量，可以简化刚体转动的描述。描述刚体定轴转动需要将牛顿第二定律转化成转动定律。

2. 建模原理：

是各质点到转轴的距离，是合外力对转轴的力矩。是物体的角速度。

3. 建模示意图：

三、十字型转动惯量演示仪器装置图

四、演示目标

1. 熟悉转动惯量的定义。

2. 学会使用转动定律分析物体的转动。

五、演示过程

演示1：将重物移到十字摆的最内侧，观察十字摆与砝码的运动状态。

演示2：将重物移动到十字摆的最外侧，观察十字摆与砝码的运动状态。

演示3：将三个重物移动到十字摆的最外侧，一个重物在十字摆的最内侧，观察十字摆与砝码的运动状态。

六、课外拓展

1. 当十字摆的质量分布是对称情况下，严格计算十字摆的角加速度。

2. 当十字摆的质量分布是演示3的情况下，十字摆的角加速度与幅角的关系。

(二)、赛跑的圆柱体

一、经典的转动现象

1.常见的现象：

2.思考：

二、物理建模

1. 建模背景：

在分析刚体的平面平行运动时，为了方便计算，通常将该运动分解为刚体质心的运动和刚体绕质心的转动。这样可以简化问题的处理。

2. 建模原理：

(1).实验室参考系:

(2).质心参考系:

是各质点到转轴的距离，是合外力对转轴的力矩。是物体的角速度。

3. 建模示意图：

三、赛跑的圆柱体演示仪器装置图

四、演示目标

1. 学会判断转动惯量的大小。

2. 学会使用质心运动定理和转动定理分析平面平行运动。

五、演示过程

演示1：展示圆柱体。

演示2：让两个圆柱体沿轨道滚下，观察两个圆柱体的运动状态。

六、课外拓展

1. 详细计算在纯滚动近似下，角速度与转动惯量之间的关系。