卡文迪许实验室的扭秤实验

卡文迪许扭秤实验的全过程~

万有引力常量约为G=6.67x10－11 N·m2 /kg2




其中m为行星质量，R为行星轨道半径，即太阳与行星的距离。也就是说，太阳对行星的引力正比于行星的质量而反比于太阳与行星的距离的平方。


而此时牛顿已经得到他的第三定律，即作用力等于反作用力，用在这里，就是行星对太阳也有引力。同时，太阳也不是一个特殊物体，它和行星之间的引力也应与太阳的质量M成正比，即：


用语言表述，就是：太阳与行星之间的引力，与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。这就是牛顿的万有引力定律。如果改


其中G为一个常数，叫做引力常量。
应该说明的是，牛顿得出这个规律，是在与胡克等人的探讨中得到的。



牛顿发现了万有引力定律，但引力常量G这个数值是多少，连他本人也不知道。按说只要测出两个物体的质量，测出两个物体间的距离，再测出物体间的引力，代入万有引力定律，就可以测出这个常量。但因为一般物体的质量太小了，它们间的引力无法测出，而天体的质量太大了，又无法测出质量。所以，万有引力定律发现了100多年，万有引力常量仍没有一个准确的结果，这个公式就仍然不能是一个完善的等式。直到100多年后，英国人卡文迪许利用扭秤，才巧妙地测出了这个常量。

这是一个卡文迪许扭秤的模型扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架，把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力，石英丝就会扭转一个角度。力越大，扭转的角度也越大。反过来，如果测出T形架转过的角度，也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在T形架的两端各固定一个小球，再在每个小球的附近各放一个大球，大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律，大球会对小球产生引力，T形架会随之扭转，只要测出其扭转的角度，就可以测出引力的大小。当然由于引力很小，这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢？卡文迪许在T形架上装了一面小镜子，用一束光射向镜子，经镜子反射后的光射向远处的刻度尺，当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时，刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样，就起到一个化小为大的效果，通过测定光斑的移动，测定了T形架在放置大球前后扭转的角度，从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律，并测定出引力常量G的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。

卡文迪许测定的G值为6.754×10-11，现在公认的G值为6.67×10-11。需要注意的是，这个引力常量是有单位的：它的单位应该是乘以两个质量的单位千克，再除以距离的单位m的平方后，得到力的单位牛顿，故应为N·m2／kg2。

G=6.67×10-11N·m2／kg2

由于引力常量的数值非常小，所以一般质量的物体之间的万有引力是很小的，我们可以估算一下，两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力大约6.67×10-7N，这么小的力我们是根本感觉不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才能感觉到，如地球对我们的引力大致就是我们的重力，月球对海洋的引力导致了潮汐现象。而天体之间的引力由于星球的质量很大，又是非常惊人的：如太阳对地球的引力达3.56×1022N。

扭秤实验：是一种探究力学的科学实验

英国物理学家卡文迪许于1789年测量引力常量时发明的物理仪器 利用了二次放大法
1，尽可能地增大了T型架连接两球的长度使两球间万有引力产生较大的力矩，使杆偏转
2，尽力的增大弧度尺与系统的距离使小镜子的反射光在弧线上转动了较大角度
引力常量G=6.67*10^（-11） 卡文迪许用一个质量大的铁球和一个质量小的铁球分别放在扭秤的两端。扭秤中间用一根韧性很好的钢丝系在支架上，钢丝上有个小镜子。用准直细光束照射镜子，光被反射到一个很远的地方，标记下此时反射光点的位置。
用两个质量一样的铁球同时分别吸引扭秤上的两个铁球。由于万有引力作用。扭秤微微偏转。但光束在远处形成的反射点却移动了较大的距离。他用此计算出了万有引力公式中的常数G。
此实验的巧妙之处在于将微弱的力的作用进行了放大。
尤其是光的反射的利用

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嘉峪关市13058189496： 卡文迪许的扭称实验 - ？
罗威壮骨： 就是一个扭称,上面挂俩一样的小球,扭称上有一面镜子,可以反射光线,这是看反射光线射的位置,然后在俩小球旁边在放两个小球,测出距离,然后看反射光线移动的角度,这就是扭称转过的角度的2倍,最后根据已知数据算出万有引力常数

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许的扭称实验怎么做的?不要一大片 - ？
罗威壮骨：[答案] 就是一个扭称,上面挂俩一样的小球,扭称上有一面镜子,可以反射光线,这是看反射光线射的位置,然后在俩小球旁边在放两个小球,测出距离,然后看反射光线移动的角度,这就是扭称转过的角度的2倍,最后根据已知数据算出万有引力常数

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许扭秤实验的全过程 - ？
罗威壮骨： 万有引力常量约为G=6.67x10-11 N·m2 /kg2其中m为行星质量,R为行星轨道半径,即太阳与行星的距离.也就是说,太阳对行星的引力正比于行星的质量而反比于太阳与行星的距离的平方.而此时牛顿已经得到他的第三定律,即作用力等于...

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许运用巧妙的扭秤实验通过三次放大测出了引力常量G,这三次放大分别是指? - ？
罗威壮骨：[答案] 放大原理,即1采用T形架增大力臂,2利用反射光增大偏角,3拉开小镜与光标的间距增大位移,通过这三次放大,有效提高测量精度

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许扭秤实验中要测的量有哪些 - ？
罗威壮骨：[答案] 两个吊着小球的和那个拿在手里去接近的小球的质量.因为中间挂着面镜子反射到刻度尺上,所以要测量前后光斑的移动距离,镜子和刻度尺的距离.镜子和吊着的小球的距离.

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许扭秤实验有什么意义 - ？
罗威壮骨： 该实验得出了万有引力常量G,有了G就可以得到地球等天体的质量了.拿地球为例,地球表面的重力近似等于地球对物体的万有引力,即mg'=F=GMm/(R)^2,m约去,g=GM/R^2,g和R可以测出.地球的质量M就出来了.所以这个实验是测出地球质量的实验.

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量. (1)横梁一端固定有一质量为m半径为r的均匀铅球A,旁边有一质量为m半径为r的相同铅球B,A、B... - ？
罗威壮骨：[选项] A. 增大石英丝的直径 B. 减小T型架横梁的长度 C. 利用平面镜对光线的反射 D. 增大刻度尺与平面镜的距离.

嘉峪关市13058189496： 关于卡文迪许实验?卡文迪许是通过扭秤实验直接测出了万有引力常量还是计算出来的? - ？
罗威壮骨：[答案] 测完了,通过数据计算出来 扭秤转过的角度,和它的什么系数.

嘉峪关市13058189496： 万有引力公式是怎么推导出的, - ？
罗威壮骨：[答案] 简单的说,是牛顿总结前人(开普勒等人)的经验基础上,发现了万有引力,英国科学家 卡文迪许通过扭秤实验测量,提出万有引力公式.详细过程如下: 万有引力的发现过程:在谈论万有引力发现的事件时,对于当时天文学及力学的发展情形也得...

嘉峪关市13058189496： 卡文迪许扭秤实验的原理是怎样的?? - ？
罗威壮骨： 人类历史上最巧妙的物理学实验--------------------------------------------------------------------------------人类历史上最巧妙的物理学实验 ——卡文迪许扭秤实验 (摘自《颠覆——重塑人类常识的20大科学欺骗》) 我们每个人都生活在地球上,可是,你知道地...