卡文迪许扭秤实验
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验原理和注意事项
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验原理和注意事项库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验，这两个名字听起来就很高级，好像是什么科学家发明的高科技仪器。
其实，它们就是两个简单的实验，用来测量物体之间的相互作用力。
今天，我们就来聊聊这两个实验的原理和注意事项，让你也能轻松掌握这个知识点。
我们来说说库仑扭秤实验。
这个实验的名字听起来有点像是个大家伙，其实它就是一个小小的装置。
它的原理很简单，就是通过测量两个小球之间的相互作用力来计算出它们的质量。
听起来好像很难懂，其实很简单。
比如说，你有两个小球，一个重一点，一个轻一点。
当你把这两个小球放在一起时，它们会互相吸引。
这时候，你就可以用库仑扭秤实验来测量它们之间的相互作用力。
只要知道了相互作用力的大小，就可以根据万有引力定律算出它们的质量了。
接下来，我们来说说卡文迪许扭秤实验。
这个实验的名字也很高级，但是它的原理比库仑扭秤实验简单多了。
卡文迪许扭秤实验的原理是利用杠杆原理来测量物体之间的相互作用力。
具体来说，就是通过测量物体在不同方向上的扭转程度来计算出它们之间的相互作用力。
听起来好像很难懂，其实也很简单。
比如说，你有一个很重的物体和一个很轻的物体。
当你把这两个物体放在一条绳子的两端时，让它们沿着这条绳子滑动。
这时候，你就可以用卡文迪许扭秤实验来测量它们之间的相互作用力了。
只要知道了相互作用力的大小和方向，就可以根据牛顿第二定律算出它们的加速度了。
好了，现在我们已经知道了库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验的原理，下面我们来说说它们的注意事项。
要注意安全。
这两个实验都是用重力和摩擦力来产生作用力的，所以一定要小心操作，避免受伤。
要注意精度。
这两个实验都需要非常精确地测量物体之间的相互作用力，所以要保证测量工具的质量和精度。
要注意环境条件。
这两个实验都受到环境因素的影响，比如温度、湿度等，所以要在合适的环境下进行实验。
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验虽然看起来很高级，但是原理和注意事项都很简单易懂。
卡文迪许扭秤实验法
卡文迪许扭秤实验法
卡文迪许用一根39英寸的镀银铜丝，吊起一根6英尺长的木杆，在杆的两端各固定一个直径2英寸的小铅球，另用两颗直径12英寸的固定着的大铅球吸引它们。
如果能够测出铅球间引力引起的摆动周期，由此计算出两个铅球的引力，就能够推算出地球的质量和密度。
可是，在卡文迪许的实验室里，根本没有那么精确的度量仪器。
两个一公斤重的铝球相距十公分时，相互之间引力只有百万分之一克。
即使空气中的飘尘，也能干扰它的准确度，这怎么能够测量呢？一连几天，卡文迪许都把自己关在实验室里，整天冥思苦想。
走在半路上，他看到几个小孩子，正在作一种有趣的游戏：他们每人手里拿着一面小镜子，用来反射太阳光，互相照着玩。
镜子只要稍一转动，远处光点的位置就发生很大变化。
“真有意思！”看着那些活泼的孩子，卡文迪许想。
突然之间，他茅塞顿开。
他掉头跑回实验室，对自己的实验装置进行了一番革新。
他把一面小镜子固定在石英丝上，用一束光线去照射它。
光线被小镜子反射过来，射在一根刻度尺上。
这样，只要石英丝有一点极小的扭动，反射光就会在刻度尺上明显地表示出来。
扭动被放大了！实验的灵敏度大大提高了，这就是著名的“扭秤”实验法。
卡文迪许扭秤实验原理
卡文迪许扭秤实验原理
卡文迪许扭秤是一种用来测量物体的扭转力的仪器，常用于物理学、材料科学等领域的研究。
其工作原理基于胡克定律，即扭转力与扭转角度成正比。
卡文迪许扭秤由一根圆柱形的金属杆和两个固定的转轴组成。
当一个物体被夹在两个转轴之间时，它会受到扭转力，并沿着轴线发生扭转。
仪器的扭转力与物体受到的扭转角度成正比。
这个比例常称为扭曲系数，用G表示。
如果物体的长度为L，直径为D，且扭曲系数为G，那么在一个角度为θ的扭转力下，它所受到的扭转力可以由以下公式计算得出：
T = (G ×θ× L × D^4) / (32)
其中，T表示扭转力，G表示扭曲系数，θ表示扭转角度，L表示物体的长度，D表示物体的直径。
卡文迪许扭秤可以用来测量物体的刚度和弹性模量等物理性质。
在实验中，先将物体夹在两个转轴之间，然后通过旋转一个转轴来施加扭转力。
通过测量扭转角度和扭转力，可以计算出物体的扭曲系数，从而得出物体的刚度和弹性模量等物理性质。
总之，卡文迪许扭秤是一种常用的测量物体扭转力的仪器，其工作原理基于胡克定律，通过测量扭转角度和扭转力可以计算出物体的扭曲系数，从而得出物理性质。
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经典物理学实验--卡文迪许扭秤实验
经典物理学实验--卡文迪许扭秤实验一、卡文迪许简介卡文迪许(Henry Cavendish,1731 ～ 1810 年)英国化学家、物理学家。
1731 年10 月10 日生于法国尼斯。
1742—1748 年他在伦敦附近的海克纳学校读书。
1749— 1753 年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。
在伦敦定居后，卡文迪许在他父亲的实验室中当助手，做了大量的电学、化学研究工作。
他的实验研究持续达50 年之久。
1760 年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员,1803 年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。
1810年3 月10 日,卡文迪许在伦敦逝世，终身未婚。
与伽利略和开普勒等科学家不同，卡文迪许非常富有，从不为自己的生存而担心。
伽利略玩笑的说：“他是一切有学问的人当中最富有的，一切富有的人当中最有学问的”。
与众多科学家一样，卡文迪许具有很多怪癖的性格。
据说卡文迪许很有素养，但是没有当时英国的那种绅士派头。
他不修边幅，几乎没有一件衣服是不掉扣子的；他不好交际，不善言谈，终生未婚，过着奇特的隐居生活。
卡文迪许为了搞科学研究，把客厅改作实验室，在卧室的床边放着许多观察仪器，以便随时观察天象。
他从祖上接受了大笔遗产，成为百万富翁。
不过他一点也不吝啬。
有一次，他的一个仆人因病生活发生困难，向他借钱，他毫不犹豫地开了一张一万英镑的支票，还问够不够用。
卡文迪许酷爱图书，他把自己收藏的大量图书，分门别类地编上号，管理得井井有序，无论是借阅，甚至是自己阅读，也都毫无例外地履行登记手续。
卡文迪许可算是一位活到老、干到老的学者，直到79 岁高龄、逝世前夜还在做实验。
卡文迪许一生获得过不少外号，有“科学怪人”，“科学巨擘”，“最富有的学者，最博学的富豪”等。
卡文迪许虽然爱好孤独的生活，但对于别人所作的研究工作却是很感兴趣，例如，他曾将一些钱送给青年科学家戴维作实验之用，有时还亲自跑到皇家学会去参加戴维的分解碱类的实验。
卡文迪许于1773 年底前就完成了一系列的静电实验，可是他没有发表那些重要的成果。
历史趣谈卡文迪许扭秤实验如何验证万有引力定律
历史趣谈卡文迪许扭秤实验如何验证万有引力定律
卡文迪许扭秤实验是由美国物理学家卡文迪许（Henry Cavendish）于1798年进行的一组实验，它为我们证明了万有引力定律（Universal Law of Gravitation）。
万有引力定律是牛顿发明的一条定律，它描述了所有物体之间的引力作用，并将其描述为一个简单的方程式。
在1798年，牛顿的学生、物理学家卡文迪许（Henry Cavendish）发现，要证明这条定律，他需要一个更有力的证据。
他因此想出了一种利用机械装置来测量和测算物体之间的引力作用的方法，也就是今天我们所知道的卡文迪许扭秤实验。
卡文迪许扭秤实验是一种基于力平衡的实验，它涉及大量的精确测量和计算，使它具有极高的精度。
实验装置由一个大型扭秤、一个小型扭秤以及一些其它的物体组成，这些物体分别是一根塔形结构、一个支点、一个钩子、一个球形的铅球和一些夹住铅球的把手。
大扭秤上方的钩子固定了一个球形铅球，而小扭秤的一头则固定在塔形结构的支点上，另一头则夹住了铅球上的把手，铅球就悬挂在两部扭秤之间并平衡在一起，这种结构使得小扭秤的大小可以改变。
在进行实验时，卡文迪许使用了一种精密的测量仪器，称为杆计，可以准确测量出小扭秤大小的变化，以及大小扭秤之间在改变时所受的力大小，从而推断出这些铅球之间的引力大小。
卡文迪许扭秤实验_关于卡文迪许扭矩实验的质疑与探讨
卡文迪许扭秤实验_关于卡文迪许扭矩实验的质疑与探讨摘要：根据物体旋转实验，说明地球表面物体的扭转性是客观存在的，加上卡文迪许扭矩实验对器材选用的片面性，证明了卡文迪许扭矩实验的实施是具有主观性和不完善的，甚至具有虚假性。
关键词：物体旋转实验；卡文迪许扭矩实验；主观性；不完善；虚假性Abstract：AccordingtotheObjectRotationEent,,,CanentationontheCavend ishtorqueeentissubjectivityandiment,Cavendishtorqueeent,s ubjectivity,imperfect,false朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典引言：由《地震浅析与抗震《自由运动论》在实际中的应用（3）》的理论可知，地球表面物体自身就具有扭转性，同时根据万有引力的概念，卡文迪许扭矩实验在器材的使用上具有片面性。
因而，本文对卡文迪许扭矩实验提出了几方面的质疑。
根据一个简单的物体扭转实验证明了地球表面物体（高纬度区）都具有扭转性质是客观存在的，从而证明了本文对卡文迪许扭矩实验的质疑是正确的。
即卡文迪许扭矩实验是不完善的，甚至具有虚假性。
一、对卡文迪扭矩实验的质疑（一）实验现象的质疑卡文迪许扭矩实验是在确信万有引力是客观存在的，而且也没有考虑到地球的自转对地球表面物体的影响的前提下进行的。
假设地球表面物体自身在水平平面内就具有扭转性，那么卡文迪许扭矩实验就是可以被质疑的。
根据《地震浅析与抗震《自由运动论》在实际中的应用（3）》的理论可知，地球表面高纬度区上的物体自身都具有扭转性，只不过由于物体和地面的摩擦力的存在，没有显示出外在的扭转现象而已。
由以下物体旋转实验就可以证明物体的这种扭转性。
实验：：细线一根，任意物体一个。
：用细线的任意一端系住物体，平稳的提起离开地面。
：物体离开地面后开始旋转。
：（1）细线的粗细选用要适当。
相对于物体的重量，线不能太细，太细会绷得太紧，太紧导致抗扭性相对增大；也不能太粗，太粗肯定抗扭性大。
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验原理和注意事项
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验原理和注意事项库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验，这两个名字听起来就很高大上，好像是什么科学家们的重大发现。
其实，它们就是用来测量物体质量的两个简单实验。
今天，我就来给大家讲讲这两个实验的原理和注意事项，希望能够帮助大家更好地理解这两个实验。
我们来说说库仑扭秤实验。
这个实验的名字来源于法国物理学家皮埃尔·库仑，他提出了库仑定律，也就是电荷之间的相互作用力与它们的电量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
那么，库仑扭秤实验是用来做什么的呢？它其实就是用来测量物体的质量。
具体操作方法是这样的：我们需要准备一个扭秤和一些小球体，然后把小球体放在扭秤上，再把它们拉开一段距离。
接下来，我们用一个带电的物体去接触这些小球体，看看它们会发生什么。
如果小球体被吸住了，那么说明带电物体具有一定的质量；反之，如果小球体没有被吸住，那么说明带电物体没有质量。
接下来，我们来说说卡文迪许扭秤实验。
这个实验的名字来源于英国物理学家亨利·卡文迪许，他是第一个成功利用扭秤实验测量出地球质量的人。
那么，卡文迪许扭秤实验又是用来做什么的呢？它同样是用来测量物体的质量。
具体操作方法是这样的：我们需要准备一个扭秤和一些小球体，然后把小球体放在扭秤上，再把它们拉开一段距离。
接下来，我们用一个带电的物体去接触这些小球体，看看它们会发生什么。
如果小球体被吸住了，那么说明带电物体具有一定的质量；反之，如果小球体没有被吸住，那么说明带电物体没有质量。
好了，现在我们已经知道了库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验的基本原理和操作方法。
那么，在进行这两个实验的时候，有哪些注意事项呢？我们要注意安全。
在进行这两个实验的时候，我们需要使用电流较大的电器设备，所以一定要注意防止触电事故的发生。
在进行这两个实验的时候，我们还需要使用到一些化学试剂，所以一定要注意保护好自己的眼睛和皮肤。
我们要注意精确度。
在进行这两个实验的时候，我们需要尽量减小误差，以便得到更加精确的结果。
历史趣谈：卡文迪许扭秤实验如何验证万有引力定律
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卡文迪许扭秤实验如何验证万有引力定律
导语：卡文迪许简介实在不能概括这位18世纪英国著名科学家充实而辉煌的一生。
在卡文迪许身上，人们既能找到同时代科学家的影子，也能发现他与众不
卡文迪许简介实在不能概括这位18世纪英国著名科学家充实而辉煌的一生。
在卡文迪许身上，人们既能找到同时代科学家的影子，也能发现他与众不同的强烈个性。
可以说他的一生在科学上是辉煌的，但是他生活上，他却是个彻底的叛逆者，处处显得与众不同。
卡文迪许肖像
在卡文迪许简介中，可以看出，他在科学上的成就是广泛而辉煌的。
在物理学上他对电学的研究比较深入，但是由于卡文迪许生性腼腆，这些手稿直到他去世后才被人们发现。
而另外一个物理学上的成就就是称量地球，计算出万有引力常数，证明牛顿万有引力定律的正确性。
而在化学上，卡文迪许的成就更是显而易见的，他研究了空气的成分，确定水是一种化合物，还发现了硝酸。
这还不算，卡文迪许在科学上一向富有前瞻精神，他发现了二氧化碳，这一成就，让他获得了英国皇家协会的奖章，这在当时是至高无上的荣誉。
而他还发现了氢气，并且证明氢气在氧气中燃烧可以生成水，为此他还与著名发明家瓦特起了争论，后来以双方和解告终，此外卡文迪许还对惰性气体进行了研究。
但是在卡文迪许的简介中，在生活上，他是孤僻、沉闷、离群索居的人。
他不仅终身未婚，还从来不参与世俗的社交，虽然他出生贵族家庭，继承了一大笔财富，但是卡文迪许却对金钱从来都没有概念，他从来都是生活简朴，所以他一直被认为是科学史上的怪人。
卡文迪许趣闻轶事
生活常识分享。
卡文迪许扭秤实验介绍
卡文迪许扭秤实验介绍卡文迪许扭秤实验是历史上最有名的科学实验之一，这个实验是由英国著名科学家卡文迪许设计完成的，并以他的名字命名，这个实验测出了地球引力的常值，证明了牛顿万有引力定律的正确性，可以说是人类科学事业上的伟大成果之一。
卡文迪许扭秤实验的原理非常巧妙，因为在当时没有精密仪器的条件下，要验证物体的微小变化量很不容易，因此卡文迪许扭秤实验的做法就是将不易察觉的微小变化量，转化为较大的显著的变化量，然后再根据计算微小变化量与较大的显著变化量之间的关系，从而成功地测量出了万有引力常数，虽然这个数据并不是非常精准，有后世测出的数据有百分之一的差距，但是在当时，这绝对是一项史无前例的成就，而且此后近百年都无人打破这个记录，更可贵的是卡文迪许证明了牛顿万有引力定律的正确性。
卡文迪许扭秤实验的具体做法虽然显得有些繁琐，普通人可能不太容易领会，不过原理是简单明了的，这个实验同时也运用了光的折射原理，可以说是一项非常符合科学规律的实验。
卡文迪许在做这个实验时已经是古稀老人，但是他依然靠着顽强的毅力和严谨的科学精神，完成了这一伟大的实验，实在非常可贵。
卡文迪许成就主要分为两方面，一是物理成就。
在物理方面，他对电学的研究非常深入，在后人发现的很多卡文迪许的手稿中，人们发现他在电学方面的很多研究都走在了时代前列。
而卡文迪许扭秤实验用非常巧妙的用实验的方式测量出万有引力常数，从而证明了牛顿万有引力定律的正确性，而且它还推测出地球的密度，从而称量出地球的质量，卡文迪许因此被称为称量地球的第一人。
卡文迪许成就的第二方面就在化学方面，在化学领域内，他的成就同样突出。
卡文迪许研究出空气的组成成分，指出水是一种化合物。
他还发现了硝酸，发现了二氧化碳，并因此还获得英国皇家协会的奖章，这是当时科学上的最高荣誉。
他还发现了氢气，并为此还与当时的另一位科学家瓦特产生了冲突，但是最后两人和解落幕。
很难得的是卡文迪许还对当时很少为人知的惰性气体有所涉猎。
卡文迪许扭秤
我们每个人都生活在地球上，可是，你知道地球有多重吗？你知道如何去称量地球吗？对一般人来说，这可真是个难以回答的问题。
我们知道，要称量一个物体，我们用的是天平或者杆秤。
可是，地球那么重，到哪里才能找到这么大的一杆秤呢?就算找到了，我们又怎么能够把地球放到秤上去呢？第一个回答称量地球这个问题的人，是英国科学家卡文迪许。
历史上许多著名的科学家都有自己的鲜明形象。
在他们当中，卡文迪许的形象也许有点奇特，但他那献身科学的一生，给后人留下的印象却是完美而深刻的。
引力到底有多大？法国天文学家阿拉戈曾经说过：“如果我们不是时时刻刻都看见物体在坠落，那引力对我们来说就会是一种非常奇怪的现象了。
”的确，虽然我们每天都看到地球吸引着地面上的一切物体，但习惯早已使我们把它们看成是非常自然而且极普通的现象，只有像牛顿那样的天才，才会在苹果落地的故事中思考其中的奥秘。
牛顿发现，世界上的万事万物彼此之间都是互相吸引着的，这种吸引力就是万有引力。
可是在日常生活里，我们却从来没有见过谁像铁被吸铁石吸引一样，被另一个人吸了过去。
为什么我们看不到桌子、西瓜、人体互相吸引着呢？为什么我们自身对这种引力一点感觉都没有呢？这里的原因就是，对小物体来说，引力太小了。
我们可以举一个简单的例子。
假如有两个人相隔2米站着。
这时候他们是互相吸引着的，可是这中间的引力小极了：对中等体重的人说来，这个力仅仅等于一个十万分之一克的砝码压在天平盘上的分量。
这样小的力，只有实验室里最最灵敏的天平才能察觉出来！跟我们的脚与地板之间的摩擦力（它大概等于体重的30％）相比，引力简直小得可笑，根本不可能让我们察觉出来。
可是如果没有了摩擦，情况就不同了。
这时候甚至连最弱的引力也会使物体相互接近。
只要简单的心算，我们就可以算出，在没有摩擦的情况下，相隔两米站着的两个人，在第一小时会彼此相向移动3厘米；在第二小时会再靠近9厘米，第三小时再接近15厘米。
他们的运动越来越快，但是要等到这两个人紧紧靠拢，至少要经过5小时。
卡文迪许扭秤实验
T形架水平部分的的两端各装一个质量 是m的小球,竖直部分装一面小平面镜 M，把射来的光线反射到刻度尺上，比 较精确地测量金属丝地扭转。
当万有引力产生的力矩与金属丝扭转力 矩平衡时，T形架静止不动，扭转的角度 可以从小镜M反射的光点在刻度尺上移 动的距离求出，再根据金属丝的扭转力 矩跟扭转角度的关系，就可以算出这时 的扭转力矩，进而求得m与m'的引力F卡 Nhomakorabea迪许扭秤实验
赵俊林
万有引力定律
G=6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²
G最早如何测得？
卡文迪许扭秤实验
实验原理
用准直的细光束照射镜子，细光束 反射到一个很远的地方，标记下此 时细光束所在的点。 用两个质量一样的铅球同时分别吸 引扭秤上的两个铅球。由于万有引 力作用。扭秤微微偏转。但细光束 所反射的远点却移动了较大的距离。 用此计算出了万有引力公式中的常 数G。
2.勇于创新
化小为大，将十分微小的变化通过设计实现放大，巧妙设计扭秤实验来测量引 力常数，凭借高超的实验技巧和强大的数理基础，为科学界做出卓越的贡献。
THANKS
实验精妙之处
实验巧妙地利用光的反射实现二次放大（微小形变放大） 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
启发
1.严谨的求知态度
卡文迪许认为大铅球对小铅球的引力是极其微小的，任何一个极小的干扰力就会 使实验失败。他发现最难以防止的干扰力来自冷热变化和空气的流动。为了排除误 差来源，卡文迪许把整个仪器安置在一个关闭房间里，通过望远镜从室外观察扭秤 臂杆的移动。测得引力常量G=6.754×10-11m3kg-1s2，与目前的公认值只差百分之一， 在此后得89年间竟无人超过他的测量精度。
卡文迪许扭秤实验
（c）使万有引力定律有了真正的实 用价值，可测量远离地球的天体的质 量、密度等。卡文迪许被称为是首次 称出地球质量的人.
1把微小力根本不可能觉察到转变成力矩来反映一次放大22扭转的微小角度又通过光标的移动来反映二次放大?卡文迪许扭秤实验的科学意义及价值
二.实验：引力常量的测量
卡文迪许扭秤实验
卡文迪许 ①数值： G=6.67×10-11 Nm2/kg2 ②G值的物理含义：两个质量为1kg的物体相距 1m时，它们之间万有引力为6.67×10-11 N
测量原理：
扭转力矩:M1=kθ
引力矩: M2=F引‧L=Gmm‧L r2
由力矩平衡：M1=MBiblioteka ，得Gmm r2‧L=
kθ
即：G kr 2
mml
巧妙之处：
1、把微小力（根本不可能觉察到）转 变成力矩来反映 （一次放大）
2、扭转的微小角度又通过光标的移 动来反映 （二次放大）
卡文迪许扭秤实验的科学意义及价值：
卡文迪许扭秤实验对现代科学研究的启示
卡文迪许扭秤实验对现代科学研究的启示卡文迪许扭秤实验是一项重要的实验，改变了一个重要的科学研究的方向，并使我们对宇宙的认识取得了重大突破。
1798年，卡文迪许发现，交流电力可以引起磁体的扭曲。
由于这个发现，现代科学家们得以研究出磁体，光和电波的等离子体特性，使人们能够研究到大规模的自然现象，并建立起各种理论，改变了宇宙的认知。
卡文迪许的扭秤实验也改变了后来科学研究的方向。
由于这个实验，人们不再只是收集实验数据，而是研究实验的规律。
随着科学家们对实验的深入研究，他们发现，实验结果不一定是直接可见的，而是从实验中观察到的某种规律。
例如，由于实验发现，磁力会随着电流的变化而改变，由此，科学家们发现了磁场一种物理量，在磁场中就可以观察到磁力的变化。
由此，科学家们又进一步发现了磁力作用于电流的相互作用电磁学原理，这也成为了现代科学的基础。
最后，卡文迪许的扭秤实验还让现代科学家们更进一步地发掘宇宙未知的奥秘。
不管是量子力学，物质的构成特性，黑洞的出现，还是广义相对论，甚至是现在极为流行的多元宇宙理论，这些都是从卡文迪许的实验和研究中得来的。
通过卡文迪许扭秤实验，宇宙的认知出现了重大改变。
科学家们发现，实验不仅可以从实验中得到可见的数据，还可以从实验中观察到一定的规律，甚至探索出宇宙的更深层次的秘密。
这就是现代科学研究中这一发现的启示，它改变了我们对宇宙的认识，使我们越来越接近宇宙最终的真相。
卡文迪许扭秤实验原理
卡文迪许扭秤实验原理
实验中，金属丝一端固定，另一端连接一个可扭转的圆环或者片状物体，被试样。
当对被试样施加一个扭转力矩时，金属丝会扭转一定的角度。
实验测量的基本量是扭转角度和扭转力矩。
通过实验测量金属丝在不同扭转力矩下的扭转角度，可以得到其扭转
力矩与扭转角度之间的关系曲线。
常见的曲线为线性关系，即弹性区域，
斜率代表了材料的刚度。
而在超过一定扭转力矩之后，曲线会变得非线性，金属丝开始发生塑性变形。
该点称为屈服点，屈服点之后的区域称为塑性
区域。
T=Gθ/L
其中，T是扭转力矩，G是材料的剪切模量，θ是扭转角度，L是金
属丝的长度。
通过测量扭转角度和与之对应的扭转力矩，可以计算得到剪
切模量。
1.确保金属丝具有足够的长度，以便在实验中能够产生足够的变形。
2.确保金属丝在弹性区域内进行扭转，避免超过屈服点产生塑性变形。
3.使用精确的测量仪器来测量扭转角度和扭转力矩，以获得准确的结果。
4.进行多次实验来验证结果的可靠性，并计算平均值以减小误差。
卡文迪许扭秤实验介绍
卡文迪许扭秤实验介绍
Cardew-Tuckey实验是一项实验，旨在检验在定容物体的情况下，物质的温度如何影响物质的体积。
它由英国物理学家Sir Cyril Cardew Tuckey发明，他在1934年发表了一篇“动态热力学”的文章，介绍了这一实验。
Cardew-Tuckey实验是由一个封闭的容器构成的，容器由两个部分组成：一个是内部容器，容器内放入有容积的物质；另一个是外部容器，它们用于检测外部容器中的压力变化。
实验中，内部容器中的物质被加热，而外部容器会改变大小以适应物质的体积变化，所以它可以用来检测物质的体积变化。
实验分为三个步骤：首先，室温下，仪表桶内放入恒容物，外部容器设置为正常压力；其次，仪表桶中物质加热，外部容器中的压力会因物质膨胀而变化；最后，实验人员可以根据仪表桶中的压力变化来推断发生膨胀的体积。
该实验可以用来测量物质密度的变化，从而证明物质的温度如何影响其体积。
它也可以用来测定热导率和比热容。
Cardew-Tuckey实验在物理学中和许多其他领域都有重要的作用，它被用来检验物质的热力学特性，以及对物质的力学属性的影响。
自1934年以来，Cardew-Tuckey实验一直都是物理学界的一项重要的实验，它被用来说明热力学定律和力学定律之间的关系。
卡文迪许扭秤实验对现代科学研究的启示
卡文迪许扭秤实验对现代科学研究的启示伊利诺伊州斯普林菲尔德利尔大学的讲座厅里，经历了漫长的等待之后，终于迎来了一个特别的客人世界著名的科学家卡文迪许。
他向应到的学生们分享了他的不朽功绩，以及他的“扭秤实验”。
卡文迪许的扭秤实验不仅被誉为物理界的奇迹，也是现代科学研究的重要参考。
它以测量质量的变化来检验牛顿定律，并一次证实了重力与距离是成反比关系的。
扭秤实验由卡文迪许于1798年发明。
他搭建了一个由桥梁支架组成的架子，在架子的末端挂上一个秤盘，放置一块重物，然后就可以测量重力变化的规律。
因为前期物理学家认为重力是一个不变的现象，所以这个实验尤其值得引起注意。
卡文迪许的实验发现，距离重力中心越远，重力的作用力就越小，与此同时重物的质量也随之变化。
这一实验证明了牛顿定律，也证明了重力强度随距离变化而变化，且与距离成反比。
这是宇宙规律的重要发现，它提供了现代科学研究的宝贵启示。
如今，利用卡文迪许实验得出的结论，我们已经可以在实际中运用。
对于天文学而言，卡文迪许实验给了宇宙力学研究的分析方法，这在星系的演变、星系形成和形态演变等方面具有重要的意义。
此外，卡文迪许实验的研究成果也为我们提供了深入了解地心引力的有力
手段，有助于我们更加准确地计算地球的自转速度和日月等行星的运行轨道。
卡文迪许实验是一项伟大的发现和挑战，它不仅为科学研究带来
重要启示，也为科学研究奠定了基础。
如今，科学家们继续深入研究重力，努力成就宇宙的规律。
总的来说，卡文迪许的“扭秤实验”对现代科学研究极具重要意义，也是对宇宙规律的一次重大发现，这也是它能被誉为物理界的奇迹。
卡文迪许扭秤实验
卡文迪许扭秤法测量万有引力常数一 实验目的1. 掌握在扭秤摆动中求平衡位置的方法。
2. 掌握如何通过卡文迪许扭秤法测量万有引力常数。
二 实验原理根据牛顿万有引力定律，间距为r, 质量为 m 1 和m 2 的两球之间的万有引力F 方向沿着两球中心连线，大小为221rm m GF 其中G 为万有引力常数。
图1 卡文迪许扭秤法原理图实验仪器如卡文迪许扭秤法原理图所示。
卡文迪许扭秤是一个高精度的仪器，非常灵敏，为保护仪器和防止外界干扰影响实验测量，扭秤被悬挂在一根金属丝上，装在镶有玻璃板的铝框盒内，固定在底座上。
实验时，把两个大球贴近装有扭秤的盒子，扭秤两端的小球受到大球的万有引力作用而移近大球，使悬挂扭秤的悬丝扭转。
激光器发射的激光被固定在扭秤上的小镜子反射到远处的光屏上，通过测量光屏上扭秤平衡时光点的位置可以得到对应的扭转角度, 从而计算出万有引力常数G 。
假设开始时扭秤扭转角度00=θ，把大球移动贴近盒子放置，大小球之间的万有引力为F ，小球受到力偶矩N =2 Fl 而扭转，悬挂扭秤的金属丝因扭转产生与力偶矩N 相平衡的反向转矩N ’= K(θ/2)，扭秤最终平衡在扭角θ的位置：2/F GMm d =2(/2)Fl K θ=l dGMm K 24=θ 其中 K 是金属悬丝的扭转常数，M 是大球的质量，m 是小球的质量，d 是大球小球的中心的连线距离，l 是小球中心到扭秤中心的距离。
由转动方程可求得悬丝的扭转常数:通过转动惯量I 和测量扭秤扭转周期T 就可以得到金属丝的扭转系数K224TI K π= 假设小球相对大球是足够轻，那么转动惯量22ml I = 因此扭转角ld GMT 2222πθ= 当大球转动到相反的对称位置后，新平衡位置是θ-,因此平衡时的总扭转角为ld GMT 2222πθ= 通过反射光点在光屏上的位移S 可以得到悬丝扭转角度。
由于万有引力作用很弱，使得扭秤平衡时扭转角很小，此时可以认为：DS =θ2 其中D 是光屏到扭秤的距离。
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验原理和注意事项
库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验原理和注意事项1. 库仑扭秤实验1.1 实验原理库仑扭秤实验，听起来是不是有点拗口？别担心，它其实就是一种测量电荷间相互作用力的实验。
库仑大叔可是电学领域的“大佬”了，他提出的库仑定律告诉我们，两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
要是你觉得这个定律挺神奇的，那是因为它确实很神奇！实验的时候，我们用一个扭秤——简单来说，就是一个能在旋转的时候产生扭矩的装置。
想象一下，你拿一根弹簧，给它挂上两个电荷，然后看它们是怎么互相推来推去的。
这个推力就是库仑力，它跟你身边的电磁炉用的电磁力一样，都在这“电”字上使劲儿。
扭秤会显示出这对电荷的力的大小，从而让我们验证库仑定律是否成立。
1.2 注意事项搞这个实验的时候，首先得注意环境的干扰。
电荷对周围的电场非常敏感，别让周围的静电搞得你的数据乱七八糟。
环境中的灰尘、温度变化，这些小问题都会对实验结果产生影响。
所以，实验室里最好保持干净，别让粉尘飞舞，像是在打扫卫生一样。
其次，操作的时候要小心，尽量避免手汗或其它杂质弄到电荷上，这样能确保你测得的数据尽可能准确。
最后，记得在实验中记录所有的观察值，不要等到最后才发现记错了，搞得你回过头来一脸懵逼。
2. 卡文迪许扭秤实验2.1 实验原理说到卡文迪许扭秤实验，你可能会觉得这个名字听起来像是个难题的谜语，其实它也没那么复杂。
这个实验的目的是测量物体之间引力的大小。
卡文迪许可真不简单，他用这种装置测量了地球的密度，而且他当时可没啥高科技设备，一切都得靠手工。
实验的原理很简单，就是用一个精密的扭秤来测量两个大质量物体之间的引力。
你可以把它想象成一个特别大的磁铁，两个物体就像极了不同极的磁铁，通过它们的相互吸引力，让扭秤旋转。
通过观察这种旋转的角度，我们就能计算出物体间的引力了。
2.2 注意事项这个实验也有一些需要注意的地方。
首先，实验时要确保扭秤在一个稳定的环境中，避免任何震动或者空气流动影响实验结果。
卡文迪许扭秤
引力恒量及测定
1. 简单物理学史和一个准备知识
（1）简单的物理学史：牛顿发现了万有引力定律，但并未给出准确的引力常量，英国物理学家卡文迪许，在牛顿发现万有引力定律一百年以后，巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了万有引力常量。
（2）一个准备知识：在入射光线的方向保持不变的前提下，平面镜转过一个角度θ，则反射光线转过θ2角。
2. 扭秤实验的装置和原理
（1）实验装置：一个轻而坚固的T 形架，倒挂在一根金属丝的下端，T 形架水平部分的两端各装一个质量是m 的小球，T 形架的竖直部分装有一面小平面镜M ，一个光源射出一束光照射在镜面上，它的反射光线反射到弧形刻度尺上，如图所示。
（2）主要材料的作用及目的
a. 金属丝：目的是为了扭转，原因是引力微小，不适合用观察金属丝微小的拉伸形变，而选用扭转形变。
b. T 形架，四个球：目的是为了放大、对称、平衡，原理是T 形架保持金属丝竖直不偏，引力矩在同一水平面上，便于计算，四个球有两个力矩，既对称平衡，又使力矩放大两倍。
c. 光源、弧形尺、平面镜，目的是为了放大，原理是当金属丝扭转θ角时，平面镜扭转θ角，反射光线转过θ2角，起到第二次放大作用。
（3）实验原理：如果T 形架水平部分的长度为L ，则两个万有引力产生的力矩和为FL ；它将等于扭转力矩θk ，即：θ=k FL ，而r 2S =
θ。
卡文迪许扭秤实验调研报告
卡文迪许扭秤实验调研报告调研报告：卡文迪许扭秤实验一、引言卡文迪许扭秤实验是一种经典的物理实验，通过测量金属细丝的扭转角度和恢复力矩之间的关系，来研究材料的物理性质，尤其是弹性性质。
本次调研旨在了解卡文迪许扭秤实验的基本原理、实验装置、以及实验过程中的注意事项和实验结果的分析。
二、实验原理卡文迪许扭秤实验基于胡克定律，即物体的形变（扭转角度）与外力（恢复力矩）之间成正比。
当给定物体施加一个扭力时，物体会受到恢复力矩的作用，尽可能地恢复到初始状态。
该恢复力矩与物体的形变相关，通过测量形变和恢复力矩，可以推导出材料的弹性常数。
三、实验装置卡文迪许扭秤实验主要需要以下装置：1. 扭转细丝：通常由金属制成，固定在一个支架上，一端连接一个刻度盘。
2. 悬挂物体：在扭转细丝上悬挂一个物体，作为形变力的来源。
3. 扭力器：提供恢复力矩，通过调节扭力器的扭力大小来改变物体的形变。
4. 单臂测力计：用于测量扭转细丝的恢复力矩。
四、实验过程卡文迪许扭秤实验的具体过程如下：1. 将扭转细丝固定在支架上，并通过刻度盘标记出初始位置。
2. 悬挂一个物体在扭转细丝的下方，记录下物体的质量。
3. 使用扭力器给予扭转细丝一个扭力，产生一个形变。
4. 使用单臂测力计测量恢复力矩，同时记录下扭力器施加的扭力大小和形变角度。
5. 重复上述步骤，改变悬挂物体的质量和扭力器施加的扭力大小，以便获得多组实验数据。
6. 根据实验数据，绘制形变角度与恢复力矩之间的关系曲线。
7. 通过曲线拟合，得到材料的弹性常数。
五、注意事项在进行卡文迪许扭秤实验时，需要注意以下事项：1. 确保实验环境的平衡和稳定，以避免外力的干扰。
2. 扭转细丝需要充分拉直，避免任何形式的弯曲。
3. 细心排除实验仪器本身的一些系统误差，如刻度盘的零位校准等。
4. 在记录数据时，尽量减小读数误差，提高测量精度。
六、实验结果分析通过卡文迪许扭秤实验的数据，可以绘制形变角度与恢复力矩之间的关系曲线。
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卡文迪许扭秤法测量万有引力常数一 实验目的1. 掌握在扭秤摆动中求平衡位置的方法。
2. 掌握如何通过卡文迪许扭秤法测量万有引力常数。
二 实验原理根据牛顿万有引力定律，间距为r, 质量为 m 1 和m 2 的两球之间的万有引力F 方向沿着两球中心连线，大小为221rm m GF 其中G 为万有引力常数。
图1 卡文迪许扭秤法原理图实验仪器如卡文迪许扭秤法原理图所示。
卡文迪许扭秤是一个高精度的仪器，非常灵敏，为保护仪器和防止外界干扰影响实验测量，扭秤被悬挂在一根金属丝上，装在镶有玻璃板的铝框盒内，固定在底座上。
实验时，把两个大球贴近装有扭秤的盒子，扭秤两端的小球受到大球的万有引力作用而移近大球，使悬挂扭秤的悬丝扭转。
激光器发射的激光被固定在扭秤上的小镜子反射到远处的光屏上，通过测量光屏上扭秤平衡时光点的位置可以得到对应的扭转角度, 从而计算出万有引力常数G 。
假设开始时扭秤扭转角度00=θ，把大球移动贴近盒子放置，大小球之间的万有引力为F ，小球受到力偶矩N =2 Fl 而扭转，悬挂扭秤的金属丝因扭转产生与力偶矩N 相平衡的反向转矩N ’= K(θ/2)，扭秤最终平衡在扭角θ的位置：2/F GMm d =2(/2)Fl K θ=l dGMm K 24=θ 其中 K 是金属悬丝的扭转常数，M 是大球的质量，m 是小球的质量，d 是大球小球的中心的连线距离，l 是小球中心到扭秤中心的距离。
由转动方程可求得悬丝的扭转常数:通过转动惯量I 和测量扭秤扭转周期T 就可以得到金属丝的扭转系数K224TI K π= 假设小球相对大球是足够轻，那么转动惯量22ml I = 因此扭转角ld GMT 2222πθ= 当大球转动到相反的对称位置后，新平衡位置是θ-,因此平衡时的总扭转角为ld GMT 2222πθ= 通过反射光点在光屏上的位移S 可以得到悬丝扭转角度。
由于万有引力作用很弱，使得扭秤平衡时扭转角很小，此时可以认为：DS =θ2 其中D 是光屏到扭秤的距离。
因此万有引力常数D MT lS d G 222π=。
万有引力常数G 计算公式的修正： 由卡文迪许扭秤法原理图可知，小球受到大球M 1作用F 的同时也受到斜后方另一个大球M 2 的作用力 f ,考虑f 作用时，G 值应修正为D MT lS d G 2221)1(πβ--=,其中 2/3223)4(l d d +=β。
三 实验内容1. 选择主菜单中的“开始实验”选项开始实验。
2. 在开始实验显示的实验场景中，在卡文迪许扭秤位置鼠标左键双击打开扭秤调节窗口，激光器位置双击打开激光器窗口，光屏位置双击打开放大的光屏读数窗口，场景中鼠标右键单击实验窗口弹出选择菜单。
3. 选择“实验场景测量”显示实验场景示意图，通过读取鼠标的位置测量两个小球间距l 2，反射镜和光屏之间距离D , 贴近盒子的大球中心到对应小球中心之间距离d 。
4. 卡文迪许扭秤法原理图所示，按下列方法调整扭秤位于盒子的中央。
1) 打开激光器电源：双击电源弹出放大的激光器电源面板。
鼠标单击开关打开电源，可以看见激光被镜子反射到远处的光屏上。
2) 确定平衡位置C ，双击卡文迪许扭秤进行调节。
通过右键菜单可打开卡文迪许扭秤顶视图。
通过的鼠标调节扭丝转角调节旋钮，可对扭秤初始转角进行粗调。
双击锁紧螺钉使得扭秤下落，并且作最大振幅的扭转振动（撞击玻璃板）。
记录此时光点在光屏两端最远点的位置12,X X121()2C X X X =+ 3) 确定实际平衡位置C ’：当扭秤振动衰减到不接触盒子两边玻璃板后, 按 下图2 曲线记录下光屏两端光点运动的最远点位置.4) 平衡位置'C X 可以按照下面方法计算得到 ''''2132()/()()/()C C C C X X X X X X X X --=--或者'13213()/(2)C c X X X X X X X =---若'c C X X =，那么扭秤就基本平衡了. 否则需要调整扭角度调整旋钮，直到'c CX X =：鼠标右键扭秤窗口弹出菜单，选择扭秤顶视图显示扭秤顶端。
通过单击鼠标右键或者左键旋转“扭角调整”旋钮到合适位置5. 测扭秤的固有振动周期T : 将大球放置在支撑架上，支撑架旋转臂垂直于扭秤，此时扭秤受力平衡。
双击锁紧螺钉使得扭秤下落，等待扭秤振动到最大幅度时小球不和两边玻璃壁碰撞后，用秒表记录光点连续摆动4个周期所需时间。
实验窗口鼠标右键弹出菜单，选择“显示秒表”。
6. 测量万有引力作用下光点的位移S1) 在扭秤窗口选择“前视图”，通过在扭秤上大球位置单击鼠标右键或者左键转动大球，使得大球按照卡文迪许扭秤法原理图中黑线大球的位置贴近盒子。
2) 等待扭秤振动到最大幅度时小球不和两边玻璃壁碰撞后，记录光点连续摆动3个周期中光屏两端极值点的位置1,2,3,4,5,6,a a a a a a 。
则光点静止时位置坐标A 可由下述平均法计算：图2 测量扭秤的平衡点和周期222311a a a A ++=；223422a a a A ++=；224533a a a A ++=225644a a a A ++=)(414321A A A A A +++=3) 转动大球到反向对称位置（卡文迪许扭秤法原理图中虚线大球的位置），等待扭秤振动到最大幅度时小球不和两边玻璃壁碰撞后，记录光点连续摆动3个周期中光屏两端极值点的位置1,2,3,4,5,6,b b b b b b ，则静止光点B 的坐标可以类似的计算得：)(414321B B B B B +++=4) 在把大球转到卡文迪许扭秤法原理图中黑线大球的位置，等待扭秤振动到最大幅度时小球不和两边玻璃壁碰撞后，记录光点连续摆动3个周期中光屏两端极值点的位置''''''123456,,,,,,a a a a a a ，求出'A 。
由',,A A B 可求的 '12,S A B S B A =-=-121()2S S S =+ 7. 计算万有引力常数G四 实验数据及其处理1. 小球间距2l ，反射镜和光屏之间距离D ，贴近盒子的大球中心到对应小球中心之间距离d 的测量（单位均为mm ）实验测的，反光镜中心坐标(0.0,0.0)；两小球坐标(0.0,50.0);(0.0,50.0)--大球中心坐标(45.0,50.0);(45.0,50.0)对应于反光镜的屏中心坐标(3046.0,0.0)故可得相关量值为：l=；45.0d=（单位：mm）D=；2100.03046.02.周期T的测量（单位：s）3.光点位移的测量（单位：cm）4. 由以上数据可以求的33223/2223/2450.0691[(2)](45100)d d l β===++ 2223233111122(4510)501025.810(1)(10.0691) 6.72101.5300.39 3.046d lSG MT D ππβ------⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=-=⨯⨯⨯（单位：312m kg s --⋅⋅）相比于标准值113120 6.6710G m kg s ---=⨯⋅⋅相对误差为0.7%r E =五 误差分析即实验结论本实验是历史上很有意义也很精巧的一个实验，就实验原理本身而言，是具有相当的精确度和高度的智慧的。
在仿真实验中，由于描述该问题的算法不够精确造成的的误差是数据的主要误差来源，尤其在描述光点在屏幕上移动距离和位置时，仿真实验本身的模型就不够好，又经过计算机的相当多次的迭代，积累的误差比较大。
实际上，在实验过程中，常会有随时间的推移，屏幕上的光点振幅偶尔增大的情况出现。
在这种情况下，通过多次测量，就能得到某几组比较好的数据，取该数据进行计算，就能得到比较精确的结果，另外在求S 时我们采用的处理数据的方法也是很有效地减小了相对误差。
实验结论：万有引力常数的实验测定值为113126.7210G m kg s ---=⨯⋅⋅相对误差为0.7%。
六 思考题1. 假设 M = 1kg, l = 10 cm, d =5cm , m = 15 g, 1.0=θ 。
1) 扭秤的周期 T ?2) 悬丝的扭转常数 K ?答：由l d GMm K 24=θ的可得24GMm K l d θ=带入相关量可以求72.8810K -=⨯（单位：1N rad -⋅）又由224T I K π=以及22ml I =，可得T = 202.78T =（单位：s ）2. 对测量结果进行分析，分析影响测量结果的主要因素。
见第五部分的误差分析。
七 实验体会通过亲手去做一个如此经典的实验，才对它的精巧有了亲身的体会。
这样的实验让人充分感受到智慧的力量。
计算机的模拟仿真固然由它的好处，比如它降低了成本，提高了效率，提高了实验的可重复性。
但是这样的仿真不能完全替代真正在实验室做的实验，毕竟在实验室里去调试仪器，测量数据，与点点鼠标还是有很大的不同的，另一方面，仿真实验忽略了很多在真正的实验室里影响实验的其他一些因素，比起实际还有一定的差距。
所以把仿真实验是不能完全替代真实实验的，尤其这种历史上很经典，很精巧的实验，还是在实验室里去做，才更有意义。