卡文迪许扭秤实验

实验目的

了解扭秤测量万有引力的方法，体会放大微小量的思想，认识引力常量G。

实验原理

两个小球固定在T形架两端，用石英丝悬挂。大球靠近小球时，万有引力产生力矩使T形架转动，石英丝随之扭转并产生反向力矩。平衡时二者相等，由扭转角求出引力F，再由 F = G·m1m2/r² 得 G = Fr²/(m1m2)。微小转角用平面镜反射的光点移动来放大。

实验器材

• 扭秤装置（T形架、石英丝）
• 两个小球
• 两个大球
• 平面镜
• 光源
• 刻度尺或光屏

实验步骤

1. 观察扭秤结构：T形架、石英丝、平面镜和两端小球。
2. 观察光点在刻度尺或光屏上的初始位置。
3. 把两个大球移近小球，观察T形架转动和光点移动。
4. 待光点稳定后，读出光点的偏移量。
5. 把大球转到另一侧，观察光点向反方向偏移。
6. 根据偏移量推算引力，再计算引力常量G。

实验现象与结论

大球移近后，光点在刻度尺或光屏上明显偏移；大球转到另一侧，光点向反方向偏移，说明小球受到大球的引力。测得引力常量G约为6.67×10^-11 N·m²/kg²。说明万有引力普遍存在，但普通物体间的引力极小。

注意事项

• 装置灵敏，勿触碰或震动仪器。
• 保持环境安静，避免气流干扰。

常见问题

卡文迪许扭秤实验的意义是什么？

首次在实验室测出引力常量G，验证了万有引力定律，也使计算天体质量成为可能。

实验中是如何放大微小形变的？

在石英丝上装平面镜，让光线经镜面反射到远处刻度尺上，微小转角就变成明显的光点位移。