开文迪许用什么装置测得万有引力常常量

卡文迪许用什么装置测出万有引力常数~

万有引力恒量是用什么方法测量的?
  教师可用展示扭秤实验的图片并详细解释有关物理问题。(教学建议中有资料)
需要注意两个地方:
  (1)两个1千克的物体间的万有引力很小,他是如何解决的?
  (2)力很小读数如何解决de?
卡文迪许历时五十年测出了引力常量
  英国物理科学家牛顿发现了万有引力定律之后.他就专门设计了好几个实验,想先测出两个物体之间的引力,然后来计算地球的质量.可是,因为一般物体之间的引力非常弱小,牛顿的实验都—一失败了.
  牛顿去世后,还有一些科学家继续研究这个问题.其中以卡文迪许的实验最为成功。
  1750年6月的一天,正在着手进行引力测量的卡文迪许,得到一个好消息:剑桥大学一名叫约翰米歇尔的科学家,在研究磁力的时候,使用了一种很巧妙的方法,测出了力的微小变化.卡文迪许立即赶去向他请教。
  原来,米歇尔的实验装置是这样的:用一根很细的石英丝把一块条形磁铁横吊起来,然后用另一块磁铁慢慢去吸引它.当磁力开始产生作用的时候,石英丝便会发生偏转,这样,磁引力的大小就可清楚地显示出来了.
  卡文迪许从中得到启发,也仿照米歇尔的办法,做了一套新的实验装置:用一根石英丝横吊着一根细杆,细杆的两端各安着一个小铅球,另外再用两只大球,分别移近两只小球.卡文迪许想,当大球与小球逐渐接近时,由于引力的作用,那两只吊着的小铅球必定会发生摆动,这样就可以测出引力的大小了
  可是,这个实验失败了。卡文迪许陷入了沉思.他想,是不是因为两球之间的引力太小,肉眼观测不出来呢?能不能将它放大,变得明显一些呢?
  后来,他终于找到一个十分巧妙的办法:在石英丝上安上一面小镜子,把一束光照射在镜面上,镜面又把光线反射到一根刻度尺上.这样,只要石英丝一旦有一点点极细微的扭动,镜面上的反射光就会在刻度尺上明显地表示出来,扭动被放大了.1798年,他终于测得两球间的引力,求出了“引力常量”的数值,从而算出地球的质量为 kg,相当于60亿亿吨!
  为了推算地球的质量,卡文迪许几乎耗尽了毕生的精力,前后花了五十年时间.当他求得这个数值的时候,他已经是一个六十七岁的老人了.

卡文迪许是用扭秤测出的。
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。

因为库仑扭力计的发明,给英国科学家卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810) 很好的启示,解决了困扰他几十年的问题,终于在1798年实验成功把地球的质量给量出来了。()

地球那么大,当然不可能发明一个秤把地球整个拿来秤,那卡文迪西究竟是怎么秤出地球的重量呢?

牛顿提出万有引力定律之后,他和当时的许多科学家都发现,利用万有引力的公式,可以求出地球的质量来。

在这以前,已经有科学家提出过一种计算地球重量的办法。

因为由地球半径可以算出地球的体积是 1.08×1021立方米,若知道地球的密度,利用『质量=密度×体积』,就可以算出地球的质量。 这个想法看上去是很容易的,可是实际上却行不通。因为科学家们发现,构成地球的各部份物质的密度不同,在整个地球中所占的比例也不一样,因此根本无法准确知道整个地球的平均密度是多少。所以,当时曾有一些科学家断言,人类永远无法知道地球的重量。

牛顿发现万有引定律后,使这个称地球重量的工作重新获得了一线希望。

首先,牛顿分析了以下几个数值:一个是地球对一个已知质量的吸引力,它实际上就是物体受到的重力,这很容易测得;一个是地球和物体之间的距离,这可以用地球的半径近似代替;另一个关键的数值是万有引力常量G,这个数值虽然当时还不知道,但是可以从在地面上直接测量两个已知质量物体之间的引力而求出来。(原来牛顿先生并不知道G值的大小,那么,G值是谁测量出来的呢?)

为了直接测出两个物体之间的引力,牛顿精心设计了好几个实验,但是一般物体之间的引力非常微小,在实验上根本测量不出来。

后来牛顿不得不失望地表示:想利用引力来计算地球质量,将永远得不到结果。

牛顿在1727年去世以后,有一些科学家仍然继续研究这个问题。

1750年,法国科学家布格尔(Pierre Bouguer,1698~1758)千里迢迢来到了南美洲的厄瓜多尔,他爬上了陡峭的肯坡拉索(Chimborazo山顶,沿着悬崖垂下一根长线,线的下端拴着一个铅球。

他想先测量出垂线下的铅球受到山的引力而偏离的距离,再根据山的密度和体积算出山的质量,进而求出万有引力常量G来。可是,由于引力实在太小了,铅垂线偏离的距离几乎测量不出来,即使测出来也很不精确,布格尔的实验仍然没有成功。(请参见『沈慧君、郭奕玲编着:经典物理发展中的著名实验,凡异出版社,p57~80 (引力常量的测定) 』)

世界上第一次成功地“称”出地球重量地人是英国物理学家卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810),他是怎么成功的?

卡文迪西在科学界颇有“怪人”的名气。他是英国几代大官僚的后裔,家庭非常富有,可是他穿着陈旧,不修边幅,几乎没有一件衣服是不掉扣子的。他在自己家里建立了实验室和图书馆,虽然他穿着没有条理,图书馆他却整理得井井有序,大量的图书都分门别类编上号码,无论是谁借阅,甚至是自己阅读,都要登记。

卡文迪西还在大学读书的时候,就对“称”出地球的重量这个问题发生了兴趣。

他仔细分析了前人失败的原因,认为主要是实验方法不科学,要想在这个问题上取得突破,必须采取新的实验方法。

1750年,剑桥大学有位名叫约翰·米歇尔的教授,他在研究磁力的时候,使用了一种巧妙的方法,可以观察到很弱小的力的变化。卡文迪西得到这个消息后,立即上门请教。

米歇尔教授向年轻的卡文迪西介绍了实验的方法。他用一根石英丝把一块条型磁铁横吊起来,然后用力一块磁铁去吸引它,这时后石英丝就发生了扭转,磁引力的大小就清楚的看出来了。卡文迪西从这里受到了很大启发,他想,能不能用这个方法测出两个物体间的微弱引力呢?

从米歇尔那里回来后不久,卡文迪西仿制了一套装置:在一根细长杆的两端各安上一个小铅球,做成一个像哑铃似的东西;再用一根石英丝把这个“哑铃”从中间横吊起来。他想,如果用两个大一些的铅球分别移近两个小铅球,根据万有引力定律,“哑铃”一会在引力的作用下发生摆动,石英丝也会随着扭动。这时候,只要测出石英丝扭转的程度,就可以进一步求出引力了。(请参见『沈慧君、郭奕玲编着:经典物理发展中的著名实验,凡异出版社,p57~80 (引力常量的测定) 』)

这个推论在理论上是成立的,可是卡文迪西实验了许多次,都没有成功。

原因在哪里呢?还是由于引力太微弱了,比如两个一公斤重的铅球,当它们相距十厘米时,相互之间的引力只有百万分之一克,即使是空气中的尘埃,也能干扰测量的准确度。因此,在当时的条件下,完全靠肉眼来观察确定石英丝的微小变化,实验难免会失败。

时间就这么不知不觉地过去了几十年。

1785年,库仑提出库仑定律(注1)。因为库仑扭力计的发明,给卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810) 很好的启示,但是,用库仑的方法,还是测不出万有引力,因为万有引力比电力小了将近40次方,仪器要更更更精密才行哪!

卡文迪西苦思冥想,怎样能把石英丝的微小扭转加以放大的方法?但一直都没有结果。

直到1798年的一天,卡文迪西到皇家学会去参加一个会议。走在半路上,他看到几个小孩子,正在做一种有趣的游戏:

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。小镜子只要稍一转动,远处光点的位置就有很大的变化。

看到这里,忽然一个念头闪过他的脑海,他联想起了石英丝扭转放大的问题,借助小镜子不是正好可以使其得到解决吗?他抑制不住自己激动的心情,掉头跑回实验室,重新改进了实验装置。他把一面小镜子固定在石英丝上,用一束光线去照射它,光线被小镜子反射以后,射在一根刻度尺上。这样,只要石英丝有一点极小的扭转,反射光就会在刻度尺上明显地表示出来。卡文迪西把这套装置叫做“扭秤”。

扭秤有很高的灵敏度,利用这套装置,卡文迪西终于成功地测得万有引力常量G是(6.754±0.041)×10-8 达因·厘米2 /克2 ,这个值同现代值(6.6732±0.0031)×10-8 达因·厘米2 /克2 相差无几。根据引力常量,卡文迪西进一步算出了地球的重量是5.976×1024 公斤。

卡文迪西从十几岁读大学时开始提出这个问题,直到1798年用实验方法“称”出了地球的重量,整整五十年。距离牛顿提出万有引力定律约100年。

卡文迪许扭秤,其中那个利用镜子反射光线来放大扭转角度的装置叫“光杠杆”,光杠杆是物理里面常用的放大位移的方法,除了测量万有引力常量,在测量杨氏模量,金属杆的热膨胀系数等试验中都有用到,是物理中一种很经典放大方法。

卡文迪许扭秤

扭秤

卡文迪许扭秤实验
答:  英国科学家亨利-卡文迪许是有史以来最伟大的实验科学家之一。1789年,卡文迪许利用扭秤,成功地测出来万有引力常数。引力常数地测出,不仅用实验证明了万有引力定律地存在,更使得万有引力定律有了真正的使用价值,并由此计算出地球的质量,后人称卡文迪许是“第一个称量地球的人”。

开文迪许用什么装置测得万有引力常常量
答:他把一面小镜子固定在石英丝上,用一束光线去照射它,光线被小镜子反射以后,射在一根刻度尺上。这样,只要石英丝有一点极小的扭转,反射光就会在刻度尺上明显地表示出来。卡文迪西把这套装置叫做“扭秤”。扭秤有很高的灵敏度,利用这套装置,卡文迪西终于成功地测得万有引力常量G是(6.754±0....

卡文迪许用什么装置测出万有引力常数
答:万有引力恒量是用什么方法测量的?教师可用展示扭秤实验的图片并详细解释有关物理问题。(教学建议中有资料)需要注意两个地方:(1)两个1千克的物体间的万有引力很小,他是如何解决的?(2)力很小读数如何解决de?卡文迪许历时五十年测出了引力常量 英国物理科学家牛顿发现了万有引力定律之后.他就...

在物理学发展的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和...
答:【答案】:C C[解析]亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,但没有通过“理想实验”验证,A错误;牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量,B错误;C项所述符合史实;密立根利用带电油滴在竖直电场中的平衡,得到了基本电荷,D错误。故选C。

万有引力定律中那个G值,卡文帝是怎样测定的?越详细越好
答:以产生足够的引力让哑铃转动,并扭动金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。下左图是卡文迪许使用的装置图。测量结果惊人的准确,他测出了万有引力恒量的参数,在此基础上卡文迪许计算地球的密度和质量。卡文迪许的计算结果是:地球重6.0×1024公斤,或者说13万亿万亿磅。

...说明天上和地下的物体都遵从万有引力定律B.根据开普
答:A、牛顿进行了月一地检验,说明天上和地下的物体都遵从万有引力定律,故A正确B、根据开普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式,可以推导出:太阳对行星的引力F∞mr2(m为行星质量、r为行星运动半径),故B正确C、卡文迪许利用扭秤装置测出了万有引力常量.故C错误D、伽利略研究自由落体运动时,通过上...

引力常量是怎么测出来的
答: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。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。

下列关于物理学史和物理方法的叙述中,正确的是( )A.研究分力与合力的关...
答:A、研究分力与合力的关系时运用了等效替代的方法,故A正确;B、卡文迪许利用扭秤装置测量出了万有引力常量,故B错误;C、牛顿第一定律是逻辑思维的产物,不能用实验验证,故C错误;D、控制变量法是科学探究多个量关系的重要方法,故D正确;故选:AD.

第一个测定万有引力常数的是谁
答:在实际测定中,不必须先了解万有引力的常数K.卡文迪许通过两个铅球测定出它们之间的引力,然后计算出引力常数.两个普通物体之间的引力是很小的,不容易精确地测出,必须使用很精确的装置.当时人们测量物体之间引力的装置用的是弹簧秤,这种秤的灵敏度太低,不能达到实验要求.卡文迪许利用细丝转动的原理,设计...

什么是“万有引力”?
答:如果用m1、m2表示两个物体的质量,r表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=(Gm1m2)/r²,G称为万有引力常数也可简称为引力常数,G由卡文迪许使用扭秤装置测出,其值约为6.67×10^-11 N·m²/kg²。万有引力定律:属于自然科学领域定律,自然界中任何两个物体都是相互吸引...

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