卡文迪许通过扭秤实验测出了什么 请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?

请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?  

请问卡文迪许到底是怎么测出地球质量的?

17世纪末年，英国科学家牛顿发现了万有引力定律。牛顿和很多科学家都发现，利用万有引力的公式，可以求出地球的质量来。这需要几个数值：一个是地球对一个已知质量的物体的吸引力，它实际上就是物体受到的重力，这很容易测得；一个是地球和物体的距离，这可以用地球的半径代替；另一个关键的数值叫“万有引力常数”，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。 牛顿称量地球的方法，原理是完全正确的，他使用的是“间接测量法”，这种方法和我国古代“曹冲称象”的故事里说的曹冲称出大象的质量的方法很相似，只不过曹冲称象利用的是物体浮力的定律，而牛顿利用的是万有引力定律。牛顿测出地球和一个已知物体之间的引力，从而计算出地球的质量来。 可惜“万有引力常数”数值极其微小，测量起来十分困难，牛顿精心设计了好几个实验，想直接测出两个物体之间的引力来。可是他失败了。他还发现，一般的物体之间的引力非常非常微小，以至根本测量不出来。牛顿失望了，他也曾当众宣布：想利用测量引力来计算地球质量的努力将是徒劳的。牛顿去世以后，还有一些科学家继续研究这个问题。1750年，法国科学家布格尔来到南美洲的厄瓜多，他爬上了陡峭的琴玻拉错山顶，沿着悬崖吊下一根垂线，线的下面拴著一个铅球。他想先测量出垂线因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，进一步求出“万有引力常数”来。可是，由于引力实在太小了，铅垂线偏离的距离几乎量不出来，即使量出来也很不精确，实验仍然没有成功。 一次又一次实验的失败，使称量地球成了无法攻克的著名难题，一个物理学上的禁区。 引力被“放大”了 在攀登科学高峰的崎岖的小路上，有的人摔倒了，有的人退缩了。但也有人在勇敢地继续向上攀登，卡文迪就是其中的一个。 从十几岁开始，卡文迪就开始研究这个问题，他仔细分析了前人失败的原因，认为主要是由于实验方法既不方便，由很不精确。他决心设计出一种新的实验。1750年的一天，卡文迪许听到一个讯息，剑桥大学有位名叫约翰·米歇尔的科学家，他在研究磁力的时候，使用了一种巧妙的方法，可以观察到很小的力的变化。卡文迪许立刻赶去向他请教。 米歇尔向卡文迪许介绍了实验的方法，他用一根石英丝把一块条形磁铁横吊起来，然后用另一块磁铁去吸引它，这时候石英丝就发生了扭转，磁引力的大小就清楚地看出来了。卡文迪许受到了很大启发。他想，能不能用这个方法测出两个物体之间的微弱引力呢？他一回到实验室，立刻仿制了一套装置：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”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，由于铅球之间存在引力，“哑铃”一定会发生摆动，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从理论上分析，这个设想是成立的。可是卡文迪许实验了许多次，都没有成功。原因在哪里呢？还是由于引力实在太微弱了。现在我们知道，两个1千克重的铅球在相距10厘米的时候，它们之间的相互引力只有十亿分之一千克；这么微小的力，得需要多么精密的仪器才能测量出来呀，卡文迪许受到当时条件的限制，几乎完全靠肉眼观察来确定石英丝的变化，的确是太困难了卡文迪许陷入了长期的苦思。他想，在实验的时候，石英丝肯定发生了扭转，只是程度极其微小，不易觉察出来就是了。能不能把这肉眼发现不了的扭转加以放大，使它变得显著一些呢？ 科学上的重大发明，往往都离不开要设计出一种巧妙的研究方法。卡文迪许正是这样，他花了很长时间专心思考这个问题，可一直没有想出满意的方法。 这一天，他到皇家学会去开会。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。小镜了只要稍一转动，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。忽然有一个念头闪过他的脑海，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。 终于出了地球的质量 成功了！卡文迪许抑制住内心的兴奋，再接再厉，继续钻研。一直到1798年，他终于测出了“万有引力常数”的数值，并且进一步算出了地球的质量。这是一个大得令人吃惊的数字：5．976乘以10的24次方千克，也就是大约60万亿亿吨！不久太阳的质量也用相同的方法测量出来，是地球质量的33万倍，为2乘以10的30次方千克。测出地球质量以后，地球的平均密度就求出来了，为5．52克/立方厘米。可是地球表面密度仅为2．5—3克/立方厘米，这样就可以推算出地球中心的密度高达7—8克/立方厘米。

卡文迪许测出万有引力常量后是如何求出地球质量的？

英国科学家亨瑞·卡文迪许将一条细线系于一个轻质木棒的中端，并在木棒的两端各系上一个小铅球，从而制成了一个简单的装置，木棒可绕悬线自由扭动。这样，只需轻轻一碰，木棒两端的小球就可改变装置的运动状态。利用这一方法，卡文迪许测出了不同作用力产生的“扭矩”。
而后，卡文迪许将两个较大的金属球分别装于这两个小球的附近，这两个金属球与两个小球之间的引力使悬线发生轻微的扭动。根据扭臂的长度，卡文迪许计算出了两对球体之间的相互的吸引力，进而他根据两对球体的中心距和各球的质量，以及位于地表的相同球体所受的重力（该重力大于两球间的相互作用力），与两对球体间吸力的差值计算出了地球的质量。

卡文迪许前尝试称地球质量的方法

卡文迪许测量地球的密度是从求牛顿的万有引力定律中的常数着手，再推算出地球密度。他的指导思想极其简单，用两个大铅球使它们接近两个小球。从悬挂小球的金属丝的扭转角度，测出这些球之间的相互引力。根据万有引力定律，可求出常数G。根据卡文迪许的多次实验，测算出地球的平均密度是水密度的5.481倍（现在的数值为5.517，误差为14%左右），并确定了万有引力常数（他测得的引力常数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），计算出了地球的质量。被誉为第一个称量地球的人。
卡文迪许验证万有引力定律的实验采用自己设计的“扭秤”为工具，后人称为著名的“卡文迪许实验”。

卡文迪许测了什么量

万有引力常量G

请解释为什么说卡文迪许在实验室测出引力恒量就相当于测出地球的质量

因为那时候已经知道：1）万有引力公式F=GMm/rr；2）这个公式不仅适用于两质点之间的万有引力，对于质量为球对称分布的球体也可直接使用该公式——可以把球体的质量看成是集中于球心的质点（这需要积分运算来证明）；3）地表上物体的重量F'=mg，g是重力加速度；4）地球的半径r。
于是，由F=F'（这里忽略了相对很小的离心力，若要更精确些，离心力可由地球转动的角速度——一天转一圈，连同r以及纬度推算出来）可得：地球质量M=grr/G，可见，只要测得万有引力常数G，M就可以求得了。

第一个称量地球质量的科学家（　　）A．卡文迪许B．第谷C．开普勒D．牛

牛顿在推出万有引力定律的同时，并没能得出引力常量G的具体值，G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出，故BCD错误，A正确．
故选：A．

卡文迪许是怎样测出万有引力G的？

万有引力常量的测定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。卡文迪许测出引力常量的实验也被称为测量地球重量的实验。 引力常量测定这是一个卡文迪许扭秤的模型。这个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。

卡文迪许是如何测出万有引力常量的？

1，尽可能地增大了T型架连线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
演示卡文迪许扭秤实验
1789年，英国物理学 家卡文迪许(H.Cavendish）利用扭秤，成功地测出了引力常量的数值，证明了万有引力定律的正确。 卡文迪许解决问题的思路是，将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系算出微小的变化量
实验原理
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。用镭射照射镜子，镭射反射到一个很远的地方，标记下此时镭射所在的点。
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。但镭射所反射的远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
在卡文迪许的实验中利用了一个扭秤，典型的设计可由一根石英纤维悬挂一根载有质量为m及m的两个小球的杆而组成，如图3.6a所示。每个小球距石英纤维的距离r相等。当一个小的可测量的扭矩加在这个系统上时，在石英丝上可以引起扭转，记下这个扭转值可以标定扭秤。我们可以利用这个扭矩，它是由具有恒定的、作用力已知的弹簧在m的位置上施加一个水平的力而组成。
如果质量为m'的两个物体分别位于与质量为m的两个小球的水平距离很小的位置上，我们可以观测到石英丝的旋转，如右下图所示。我们可以决定m'与M距离r，然后求施加在杆的端点的水平方向上的力，由此确立加在石英丝的力矩，从而求得万有引力的大小．
从质量m的测量所得的偏离，再根据上面所说到的，由石英丝旋转大小而取得的扭秤的标定，我们可以决定F之值。由于我们可以测量F，r以及m, m'，现在在方程F = (G * m * m')/(r^2) 中除了G以外，所有量都是已知的，于是可从方程直接求出G，其值为G=6.7×10^(-11) (N * m^2)/(kg^2)。(A^B 表示A的B次方)

求卡文迪许测量引力常量的方法, 卡文迪许怎样测量引力常量G

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。