卡文迪许扭秤实验

英国物理学家亨利·卡文迪许的轶事

英国物理学家亨利·卡文迪许的轶事一、生平简介 1.视名利如天上的浮云有一次卡文迪许出席宴会，一位奥地利来的科学家当面奉承卡文迪许几句，他听了起初大为忸怩，继而手足无措，终于坐不住站了起来，冲出室外径自坐上马车回家了。卡文迪许沉默寡言，对慕名来访的客人常常一言不发陪坐在旁，脑中想着科学问题，使一些帮闲文人尴尬扫兴。他一生致力于科学研究，成果丰硕，但只发表过两篇并不重要的论文。 2.最富有的学者，最博学的富豪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。 3.卡文迪许实验室人们为纪念这位大科学家，特意为他树立了纪念碑。卡文迪许一生勤俭，逝世后留下了大笔遗产，其中一部分由它的家族在1871年捐赠给剑桥大学创办卡文迪许实验室，这个实验室曾经对物理科学的进步作出了巨大的贡献，先后培养出26名诺贝尔奖获得者。 4.沉睡了一百年的手稿 1810年卡文迪许逝世后，他的侄子齐治把卡文迪许遗留下的20捆实验笔记完好地放进了书橱里，谁也没有去动它。谁知手稿在书橱里一放竟是70年，一进到了1871年，另一位电学大师麦克斯韦应聘担任剑桥大学教授并负责筹建卡文迪许实验室时，这些充满了智慧和心血的笔记获得了重返人间的机会。麦克斯韦仔细阅读了前辈在100年前的手搞，不由大惊失色，连声叹服说：“卡文迪许也许是有史以来最伟大的实验物理学家，他几乎预料到电学上的所有伟大事实。这些事实后来通过库仑和法国哲学家的著作闻名于世。”此后麦克韦决定搁下自己的一些研究课题，呕心沥血地整理这些手稿，使卡文迪许的光辉思想流传了下来。真是一本名著，两代风流。不啻是科学史上的一段佳话. 卡文迪许，1731年出生在英国。他一生都在实验室和图

计算机仿真实验：万有引力常数的测定

实验简介测量万有引力常数G的物理意义是极大的。然而在自然界中万有引力非常微小，对于G的测量需要非常精确的方法。1798年卡文迪许（S. H. Cavendish）用扭秤法测量了两个已知质量球体之间的引力，成为精确测量万有引力常数第一人。19世纪，坡印亭（Poynting）和坡依斯(Boys)又对卡文迪许的实验做了重大改进。随着科学技术的发展，现在公认的万有引力常数Ｇ的值为。测量引力常数G的意义是极大的。例如，根据牛顿运动定律和万有引力定律可以推算出太阳系中天体的运动情况（与天文观测结果几乎完全一致）；可以根据万有引力定律和卡文迪许实验所算出的G值来确定地球的质量，算出地球的质量和体积，就可以推断出地球内部的物质密度，获得地核性质方面的知识等。因为G的数值非常微小，所以在地球表面上物体之间的引力很微小，以至于通常可以忽略。因此卡文迪许扭秤法测量万有引力常数G的实验是一个非常精致的实验。时至今日，这个实验的思构思、思想、实验方法仍具有现世的指导意义，并被广泛使用。本实验要求学生： 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。实验原理根据牛顿万有引力定律，间距为r, 质量为 m1 和m2 的两球之间的万有引力F方向沿着两球中心连线，大小为其中G为万有引力常数。 (1)

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，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(/2)，扭秤最终平衡在扭角的位置： F = G M m / d2 2F l= K( /2) 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K

卡文迪许与卡文迪许扭秤实验

卡文迪许与卡文迪许扭秤实验程光洪、次珍一、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。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”。与众多的科学家一样，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。另外，卡文迪许最厌恶和害怕两件事物，一是奉承，他听到奉承的话常常十分窘迫、不知所措：一是女人，他最怕和女人接触，所以终生未婚，而且他每天和女管家之间都用纸条来联系。卡文迪许的一生，一心扑在科学研究上面。他一生经常涉足的地方只有两处，一是英国皇家学会的聚会，二是在参加班克斯爵士每星期日晚上宴请各科学家的聚会。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。电学研究与称量地球卡文迪许于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。当时发表的两篇论文，只包括了一些次要的部分。100年之后，剑桥大学物理学教授的麦克斯韦发现和整理了卡文迪许在1771年至1781年间的实验论文，才以《尊敬的卡文迪许的电学研究》为题于1879年出版。麦克斯韦指出“这些论文证明卡文迪许几乎预料到电学上所有的伟大事实，这些伟大事实后来通过库仑和法国哲学家们的著作而闻名于科学界”；卡文迪许还深入地研究了电容器的电容量。他用“电时”表示相同电容器的球体的电容。卡文迪许曾把49个莱顿瓶组成电容器组，发现它含有321，000“电时”的电容（约1/2微法）；他曾测了几种物质的电容率，例如，他得出石蜡的电容率为1.81到2.47，而现在对石蜡的电容率为2.1；卡文迪许用实验揭示了静电荷分布在导体表面的性质，还用实验精确地验证了点电荷之间的静电力跟距离的平方成反比的规律，并确认至少不会与这个比率相差1/50以上；1781年，他进行了相当于预测欧姆定律的探讨。二、实验背景我们生活在地球上，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。牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出准确的引力常量。这是因为一般物体间的引力非常小，由于当时实验条件和技术的限制，很难用实验的方法将它显示出来，直到1798年，即在牛顿发现万有引力定律

1798年英国物理学家卡文迪许

1798年英国物理学家卡文迪许你对英国物理学家卡文迪许了解多少?下面是本人整理的1798年英国物理学家卡文迪许，以供大家阅读。 1798年英国物理学家卡文迪许简介亨利·卡文迪许(Henry Cavendish，1731.10.10～1810.3.10)英国化学家、物理学家。公元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。 1798年英国物理学家卡文迪许称量地球 1797年卡文迪许完成了对地球密度的精确测量。他使用的装置是约翰·米切尔设计，但米切尔本人不久去世，将装置遗留给了沃拉斯顿，后被转送给卡文迪许。装置是由两个重达350磅的铅球和扭秤系统组成。为了消除气流干扰，卡文迪许将装置安装在一个不透风的房间，自己则在室外用望远镜观测扭矩的变化。之后他向皇家学会提交报告，给出了目前看来仍然比较精确的地球密度值。这一测量被称为开创了“弱力测量的新时代”。很多文章称卡文迪许求出了万有引力常量，实际上卡文迪许当时只关心地球的密度，并没有涉及其他。而采用卡文迪许的测量结果通过计算可以求出万有引力常量和地球的质量。 1798年英国物理学家卡文迪许扭秤实验 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。 1798年英国物理学家卡文迪许趣闻科学怪人据说卡文迪许很有素养，但是没有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。视名利如浮云有一次卡文迪许出席宴会，一位奥地利来的科学家当面奉承卡文迪许几句，他听了起初大为忸怩，继而手足无措，终于坐不住站了起来，冲出室外径自坐上马车回家了。卡文迪许沉默寡言，对慕名来访的客人常常一言不发陪坐在旁，脑中想着科学问题，使一些帮闲文人尴尬扫兴。他一生致力于科学研究，成果丰硕，但只发表过两篇并不重要的论文。(其实是因为他这个人孤僻腼腆到“病态”的程度，连他和管家之间都

经典物理学实验——库仑扭秤实验

经典物理学实验——库仑扭秤实验在物理学发展的前期，人们对微弱作用的测量感到困难，因为这些微弱的作用人们通常都感觉不到。后来，物理学家们想到了悬丝，要把一根丝拉断需要较大的力，而要使一根悬丝扭转，有一个很小的力就可以做到了。根据这个设想，法国物理学家库仑和英国的科学家卡文迪许于1785年和1789年分别独立地发定角度的扭转；另一方面在悬丝上固定一平面镜，它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上，从反射光线射到刻度尺上的光点的移动，就可以把悬丝的微小扭转显现出来。一、库仑与库仑定律查利·奥古斯丁·库仑（1736 --1806），法国工程师、物理学家。1736年6 月14日生于法国昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。主要贡献有扭秤实验、库仑定律、库伦土压力理论等。同时也被称为“土力学之始祖”。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的，简称库，符号C。若导线中载有1安培的稳定电流，则在1秒内通过导线横截面积的电量为1库仑。库仑曾就学于巴黎马扎兰学院和法兰西学院，服过兵役。1774年当选为法

国科学院院士。1784年任供水委员会监督官，后任地图委员会监督官。1802年，拿破仑任命他为教育委员会委员，1805年升任教育监督主任。 1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用至今(2018)，是结构工程的理论基础。1777年开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明扭秤。他还根据丝线或金属细丝扭转时扭力和指针转过的角度成正比，因而确立了弹性扭转定律。他根据1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论，于1781年发现了摩擦力与压力的关系，表述出摩擦定律、滚动定律和滑动定律。设计出水下作业法，类似现代的沉箱。1785～1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。他在给法国科学院的《电力定律》的论文中详细地介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。库仑终于找出了在真空中两个点电荷之间的相互作用力与两点电荷所带的电量及它们之间的距离的定量关系，这就是静电学中的库仑定律，即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距离平方成反比。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。二、库仑扭秤实验库仑制造的扭秤的构造是：在一个直径和高度均为12英寸的玻璃圆筒上，盖一块直径为13英寸的玻璃板，板的正中钻有一孔，并装上高为24英寸的玻璃管，管子上端装有扭转测微计。端部中间有一只夹子，夹持一根极细的银丝，银丝连着一根浸过西班牙蜡的麦杆，杆的一端有一小木髓球，另一端贴一小纸片与之平衡，使麦杆呈水平位置，这一部分都装在玻璃筒内。在玻璃盖板上另开有侧孔，孔内放入另一只小木髓球，它可以与麦杆上的小木髓球接触。这样，只要使侧孔处的小木髓球带电，然后与麦杆上的另一只小木髓球接触，两只小球就带同种电荷，相互排斥而分开，银丝就呈现扭转。玻璃圆筒上刻有360个刻度，使悬丝自由松开时，横杆上小木髓球

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。当时发表的两篇论文，只包括了一些

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 221r m m G F 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 d GMm 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K 224T I 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 l d GMT 222 2πθ= 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 l d GMT 222 2πθ= 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： D S = θ2 其中D 是光屏到扭秤的距离。因此万有引力常数

科学精神与学风总结

科学精神第一章 1.邓小平提出“科学技术是第一生产力”。 2.1842年签订了《南京条约》。 3.1964年10月16日中国成功爆炸第一颗原子弹。 4.1956年，钱学森撰写的《工程控制论》获国家科学一等奖。 5.1999年国庆50周年前夕，中共中央、国务院、中央军委授予23名科技工作者以每枚由515克纯金制成的“两弹一星功勋”奖章。 6.1967年6月17日中国成功爆炸了氢弹。 7.钱三强曾说过“科学没有国界，科学家却是有祖国的”。 8.在五、六十年代的中国，科学界素有“三钱”之称的是：钱学森、钱三强、钱伟长。 9.1977年王一平主编的《微波传播》一书出版第二章 1.同第一章3. 2.同第一章7. 3.华罗庚写了《堆垒素数论》。 4.袁隆平获得中国第一个国家特等发明奖。 5.从50年代后期到60年代，李四光率领的勘探部门相继找到了：大庆油田、大港油田、胜利油田、华北油田。 6.1903年居里夫人首次获得诺贝尔奖。居里夫人共获得过两次诺贝尔奖项。居里夫人分别获得了诺贝尔化学奖和诺贝尔物理学奖。 1966年5月15日陈景润在《科学通报》上宣布他已经证明了（1+2）。 2001年袁隆平获得了国家科学技术奖。 2004年10月袁隆平获得了世界粮食奖。 1999年10月25日，中国科学院北京天文台发现的一颗小行星被命名为“袁隆平星”。第三章

“和谐、互补和平衡”是玻尔一辈子的追求。最早遗传变异研究的法国科学家拉马克在《动物学的哲学》中认为物种变异主要是外部环境，即提出了——“用进退废”的进化原则。爱因斯坦的狭义相对论未涉及“牛顿引力理论”。 1957年，杨振宁和李政道因宇称不守恒获得诺贝尔物理学奖。最早提出椭圆函数的物理学家是阿贝尔。 1897年J.汤姆逊发现了电子，从而否定了原子不再分的论点。爱迪生被誉为“世界发明大王”。欧几里得著写了《几何原本》。从事科学的人，需要有矢志不渝、迎难而上的坚强意志，更需要能输能赢、能屈能伸的博大情怀。哥根廷大学被称为是世界科学（特别是数学）的麦加圣地。第四章杨振宁的导师，在美国称为“氢弹之父”时的泰勒。在电磁领域中，《正弦电磁场》的作者是哈林顿。厦大的发起人是著名教育家陈嘉庚。同第二章3. 卡文迪许实验室1919——1937年关键时期的领军人物是卢瑟福。费根鲍姆是非线性科学的领军人物。反常是创新的最重要特征之一，创新就是反常态、反习惯，反“规律”，反逻辑。柯林是《导波场论》的作者。 “提出一个问题往往比解决一个问题更重要”是爱因斯坦的名句。 “运用脑髓，放出眼光”是鲁迅的名句。第五章袁隆平被称为“杂交水稻之父”。郭沫若是《女神》的作者。大跃进时期偏离了实事求是。 “学习是一件老老实实的事，来不得半点虚假”这句话是毛泽东说的。 1976年，丁肇中由于发现了J/Ψ粒子而获得诺贝尔物理学奖。

引力常量的测定卡文迪许扭秤实验

引力常量的测定——卡文迪许扭秤实验牛顿认为公式中的引力常数G是普适常数，不受物体的形状、大小、地点和温度等因素影响，引力常数的准确测定对验证万有引力定律将提供直接的证据。英国物理学家卡文迪许（H.Cavendish 1731-1810）根据牛顿提出的直接测量两个物体间的引力的想法,采用扭秤法第一个准确地测定了引力常数。卡文迪许实验所用的扭秤是英国皇家学会的米歇尔神父制作的。米歇尔制作扭秤的目的是为了测定地球的密度，并与卡文迪许讨论过这一问题。但是，米歇尔还未用它来进行测定，便去世了。米歇尔去世后，这架仪器几经辗转传到了剑桥大学杰可逊讲座教授沃莱斯顿神父手里，他又慷慨地赠送给了卡文迪许，这时卡文迪许已是年近古稀的老人了。卡文迪许首先根据自己实验的需要对米歇尔制作的扭秤进行的分析，他认为有些部件没有达到他所希望的方便程度，为此，卡文迪许重新制作了绝大部分部件，并对原装置进行了一些改动。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是实验失败。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。扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T形架，倒挂在一根金属丝的下端。T形架水平部分的的两端各装一个质量是m的小球，T形架的竖直部分装一面小平面镜M，它能把射来的光线反射到刻度尺上，这样就能比较精确地测量金属丝地扭转。实验时，把两个质量都是m'地大球放在如图所示的位置，它们跟小球的距离相等。由于m

受到m'的吸引，T形架受到力矩作用而转动，使金属丝发生扭转，产生相反的扭转力矩，阻碍T形架转动。当这两个力矩平衡时，T形架停下来不动。这时金属丝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。他利用扭秤进行了一系列十分仔细的测量，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年间竟无人超过他得测量精度。卡文迪许完成了这一重要常数的测定两年之后就与世长辞了。这一成果也就成了卡文迪许用毕生精力进行科学研究的终结和最后的献礼。

卡文迪许的故事

卡文迪许 17一18世纪，在欧洲的科学家中，出身于中产阶级的为数不少。当时没有专门的科研机构，科学家很多是业余的。，他们根据自己的爱好作一些科学研究，器材、药品都得花自己的钱。这就要求科学家不仅具备有一定的经济条件，更需要一颗奉献给科学的心。卡文迪许恰好具备了这一切。许多人都说，卡文迪许是18世纪英国有学问人中最富者，有钱人中最有学问者。这样说的确毫不夸张。尽管家资万贯，他的生活却非常俭朴。他身上穿的，永远是几套过时陈旧的绅士服。他吃的也很简单，就是在家待客，照样是羊腿一只。这些钱该怎么用，卡文迪许从不考虑，有一次，经朋友介绍，一老翁前来帮助他整理图书。此老翁穷困可怜，朋友本希望卡文迫许给他较厚的酬金。哪知工作完后，酬金一事卡文迪许一字未提。事后那朋友告诉卡文迪许，这老翁已穷极潦到，请他帮助。卡文迪许惊奇地问：“我能帮助他什么？”朋友说：“给他一点生活费用。”卡文迪许急忙从口袋掏出支票，边写边问：“2万镑够吗？”朋友吃惊地叫起来：“大多，大多了！”可是支票已写好。由此可见，钱的概念在卡文迪许的头脑中是很淡薄的。许多熟人都知道卡文迪许性情孤僻，不喜欢与人谈话。在他的朋友中，能与卡文迪许交谈的没有几个人。化学家武拉斯顿算是其中一个。他总结了一条经验：“与卡文迪许交谈，千万不要看他，而要把头仰起，两眼望着夭，就象对空谈话一样，这样才能听到他的一些见解。”就是这样，卡文迪许的话也不多，他沉默寡言得出奇，在同龄人中，可能是话说得最少的人了。这种怪僻性洛的形成与他从小生长的环境有一定关系。他两岁时，母亲因生育他弟弟而病逝，从此他失去了母爱。他父亲忙于社交活动，撇下他交由保姆看管，与外界极少往来。直到11岁才被送入一所专收贵族子弟的学校，在学校里他仍然很少与别人交往，这就使他显得特别孤独、羞怯。。

【大学物理实验】扭秤法测万有引力常数

西安交通大学实验报告大学物理能动学院装备02 张宏宇 2011年12月20日

西安交通大学实验报告课程大学物理实验实验名称扭秤法测万有引力常数第 1 页共 8 页系别___能动学院 ______________ 实验日期 2011年12 月 20 日专业班级___装备02__组别_____________ 实验报告日期 2011年12 月 20 日姓名___张宏宇_______学号_2010037047____ 报告退发 ( 订正、重做 ) 同组人__________无___________________ 教师审批签字一.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.实验仪器卡文迪许扭秤，激光发射器，光屏，米尺，秒表，电源。三.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 2 2 1r m m G F （1）其中 G 为万有引力常数。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Fl N 2=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)2/('θK N =，扭秤最终平衡在扭角θ的位置： 2/d GMm F = )2/(2θK Fl = l d GMm K 2 4 =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K 2 2 4T I 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

卡文迪许实验室

卡文迪许实验室卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室，实际上就是它的物理系。剑桥大学建于1209年，历史悠久，与牛律大学同为英国的最高学府。剑桥大学的卡文迪许实验室建于187l～1874年间，是当时剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐款兴建的。他是十八～十九世纪对物理学和化学做出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。这个实验室就取名卡文迪许实验室，当时用了捐款8450英镑，除去盖成一栋实验楼馆，还买了一些仪器设备。英国是十九世纪最发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展出来，成为一个研究单位，这种做法顺应了十九世纪后半叶工业技术对科学发展的要求，为科学研究的开展起了很好的促进作用。随着科学技术的发展，科学研究工作的规模越来越大，社会化和专业化是必然的趋势。卡文迪许实验室后来几十年的历史，证明剑桥大学这位校长是有远见的。负责创建卡文迪许实验室的是著名物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。他还担任了第一届卡文迪许实验物理学教授，实际上就是实验室主任或物理系主任，直至1879年因病去世(年仅四十八岁)。在他的主持下，卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究，按照麦克斯韦的主张，在系统地讲授物理学的同时，还辅以表演实验。表演实验则要求结构简单，学生易于掌握。他说：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖，而不敢拆成零件。”从那个时候起，使用自制仪器就形成了卡文迪许实验室的传统。实验室附有工厂，可以制作很精密的仪器，麦克斯韦很重视科学方法的训练，特别是科学史的研究。例如：他用了几年的时间整理一百年前H.卡文迪许有关电学实验的论著，并带领大家重复和改进卡文迪许做过的一些实验。有人不理解他的想法，但是后来证明麦克斯韦是有远见的。同时，卡文迪许实验室还进行了多项研究，例如：地磁、电磁波速度、电气常数的精密测量、欧姆定律实验、光谱实验、双轴晶体等等，这些工作起了为后人开辟道路的作用。麦克斯韦的继任者是斯特技特即瑞利第三。他在声学和电学方面很有造诣。在他主持下，卡文迪许实验室系统地开设了学生实验。1884年，瑞利因被选为皇家学院教授而辞职，由二十八岁的J.J.汤姆逊继任。 J.J.汤姆逊对卡文迪许实验室有卓越贡献，在他的建议下，从1895年开始，卡文迪许实验室实行吸收外校(包括国外)毕业生当研究生的制度，一批批的优秀青年陆续来到这里，在J.J.扬姆逊的指导下进行学习与研究。在他任职的三十五年间，卡文迪许实验室的工作人员开展了如下工作：进行了气体导电的研究，从而导致了电子的发现；进行了正射线的研究，发明了质谱仪，从而导致了同位素的研究；对基本电荷进行测量，不断改进方法，为以后的油淌实验奠定了基础；膨胀云室的发明，为基本粒子的研究提供了有力武器；电磁波和热电子的研究导致了真空二极管和三极管的发明，促进了无线电电子学的发展和应用。其他如X射线，放射性以及α、β射线的研究都处于世界领先地位。卡文迪许实验室在J.J.汤姆逊的领导下，建立了一整套研究生培养制度和良好的学风。他培养的研究生当中，著名的有卢瑟福、朗之万、汤森德、麦克勒伦、W.L.布拉格、C.T.R.威尔逊、H.A.威尔逊、里查森、巴克拉等等，这些人都有重大建树，其中有多人得诺贝尔奖，有的后来调到其他大学主持物理系工作，成为科学研究的中坚力量。 1919年，J.J.汤姆逊让位于他的学生卢瑟福。卢瑟福是一位成绩卓著的实验物理学家，是原子核物理学的开创者。卢瑟福更重视对青年人的培养。在他的带领下，查德威克发现了中子，考克拉夫特和瓦尔顿发明静电加速器，布拉凯特观察到核反应，奥利法特发现氰，卡皮查在高电压技术和低温研究取得硕果，另外还有电离层的研究，空气动力学和磁学的研究等等。 1937年，卢瑟福去世后，由W.L.布拉格继任第五届教授，以后是莫特和皮帕德。七十年代以后，古老的卡文迪许实验室大大地扩建了，研究的领域包括天体物理学，粒子物理学，固体物理以及生物物理等等。卡文迪许实验室至今仍不失为世界著名实验室之一。

卡文迪许扭秤法测量万有引力常数

卡文迪许扭秤法测量万有引力常数班级核工程82 学号 08182022 姓名刘勇

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、实验仪器卡文迪许扭秤，激光发射器，光屏，米尺，秒表，电源三、实验原理根据牛顿万有引力定律，间距为r, 质量为 m1 和m2 的两球之间的万有引力F 方向沿着两球中心连线，大小为其中G 为万有引力常数。实验仪器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 r m m G F 2 2 1

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θ0=0，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： F=G M m /d 2 2Fl= K(θ/2) 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K ：假设小球相对大球是足够轻，那么转动惯量l m I 2 2= 因此由上述几式得，扭转角l d 2 2 2 π T 2GM θ= 。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 l d 2 22 πT GM 2θ= 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：D S θ2=，其中D 是光屏到扭秤的距离。 T I K 2 2 π 4=

平方反比定律的验证实验

卡文迪许的同心球电荷分布实验，比库仑的扭秤实验精确且早几十年，但是卡文迪许并没有发表自己的著作。直到1871年麦克斯韦主持剑桥大学的卡文迪许实验室后，卡文迪许的手稿才转到了麦克斯韦手中，麦克斯韦亲自动手重复了卡文迪许的许多实验，手稿经麦克斯韦整理后出版，他的工作才为世人所知。 1769年，英国苏格兰人罗宾逊，设计了一个杠杆装置，他把实验结果用公式表述出来，即电力F与距离r的n次方成反比。先假设指数n不是准确为2 ，而是，得到指数偏差。 1773年，卡文迪许用两个同心金属球壳做实验，如右图，外球壳由两个半圆装配而成，两半球合起来正好把内球封在其中。通过一根导线将内外球连在一起，外球壳带点后，取走导线，打开外壳，用木髓球验电器试验有没有带电，结果发现木髓球验电器没有指示，内球不带电荷。根据这个实验，卡文迪许确定指数偏差，比罗宾逊1769年得出的0.06更精确。 1936年，美国沃塞斯特工学院的Plimpton和Lawton，在新的基础上验证了库仑定律，他们运用新的测量手段，改进了卡文迪许和麦克斯韦的零值法，消除和避免了试验中几项主要误差，从而大大地提高了测量精度，试验线路和装置如右图所示。他们用这套装置进行了多次试验，不同的实验者都确认电流计除了由于热运动造成的1微伏指示外没有其他振动，他们用麦克斯韦对出的公式进行计算，得到 1971年，美国Wesleyan大学的Edwin R．Williams，James E．Faller及Henry A．Hill 用现代测试手段，将平方反比定律的指数偏差又延伸了好几个数量级。在此之前已有好几起实验结果，不断地刷新纪录。Williams等人采用高频高压信号、锁定放大器和光学纤维传输来保证实验条件，但基本方法和设计思想跟卡文迪许和麦克斯韦是一脉相承的。右图是简单示意图，他们用五个同心金属壳，而不是两个，采用十二面体形，而不是球形。峰值为10千伏的4兆赫高频高压信号加在最外面两层金属壳上，检测器接到最里面的两层，检验是否接收到信号。他们根据麦克斯韦的公式，得到的平方反比定律的指数偏差

卡文迪许简介(图文)

亨利·卡文迪许简介亨利·卡文迪许(H.Cavendish,1731-1810)是英国杰出的物理学家和化学家，他的一生为科学的发展做出了重要的贡献。卡文迪许1731年10月10日生于法国尼斯。1749年考人剑桥大学，1753年尚未毕业就去巴黎留学。后回伦敦定居，在他父亲的实验室中做了许多电学和化学方面的研究工作。 1760年被选为英国皇家学会会员。1803年当选为法国科学院外国院土。由于早年丧母，他形成一种过于孤独而羞怯的习性，长期深居独处，整天埋头在科学研究中。他把他家的部分房子进行了改造。一所公馆改为实验室，一处住宅改为公用图书馆，把自家丰富的藏书供大家使用。他父亲死后，他将他的实验基地搬到乡下的别墅。将别墅中富丽堂皇的装饰全部拆去，大客厅变成了实验室，楼上卧室变成了观象台。甚至在宅前的草地上竖起一个架子，以便攀上大树去观测星象，且毫不在乎践踏了那些名贵的花草。卡文迪许不善言谈，在社交生活中，他沉默寡言，显得很孤僻。他很不喜欢那些慕名而来的客人打扰他的研究工作。在他奉陪客人时，常常眼睛盯着天花板，脑子里思索着自已实验中的问题，一言不发，为此常常使客人十分尴尬。他虽然喜欢孤独的生活，但对于别人所作的研究工作却并不是不感兴趣。例如，他曾将一些铂送给青年科学家戴维(H.Davy,1778-1829)作实验之用，有时还亲自跑到皇家学会去参观戴维的实验。然而在科学研究中，他思路开阔，兴趣广泛，显得异常活跃。上至天文气象，下至地质采矿，抽象的数学，具体的冶金工艺，他都进行过探讨。特别在化学和物理学的研究中，他有极高的造诣，取得许多重要的成果。卡文迪许在40岁时，先后继承了父亲和姑妈的两大笔遗产，于是他成为了一名百万富翁。正如法国科学家比奥所说的：“卡文迪许在一切学者中最富有，在一切富翁中最有学问。”但巨额的财富并没有使卡文迪许的生活方式发生丝毫的变化。他仍然过着俭朴的生活，不讲吃穿，每天都穿一件褪了色的上衣。他的钱大部分都花在了购置科学仪器和图书上。他利用自己继承来的财富购买了一大批很有用的图书，除自己用外，还慷慨地供其他学者使用。而且他对金钱毫无兴趣，甚至不知道1万英磅究竟是多大一笔财富。一次他的一个仆人病了，

【高中物理】引力常量的测定

引力常量的测定 ●本节教材分析这节课的内容是要让学生知道引力常量G的值的测出使万有引力定律更具有实际意义．可是一般物体间的引力很小,怎样才能够测出呢？要让学生去体会卡文迪许扭秤的“巧妙”所在．这节课的重点是卡文迪许扭秤测量引力常量的原理,难点是扭转力矩平衡问题的理解．在教学中解决重点、难点的同时要渗透对学生的思想教育及“测定微小量的思想方法”． ●教学目标一、知识目标 1．了解卡文迪许实验装置及其原理． 2．知道引力常量的物理意义及其数值．二、能力目标通过卡文迪许如何测定微小量的思想方法,培养学生开动脑筋,灵活运用所学知识解决实际问题的能力．三、德育目标通过对卡文迪许实验的设计思想的学习,启发学生多动脑筋,培养其发散性思维、创造性思维． ●教学重点卡文迪许扭秤测引力常量的原理． ●教学难点扭转力矩与引力矩平衡问题的理解． ●教学方法 1．对卡文迪许实验的装置和原理采用直接讲授、介绍的方法． 2．对金属丝的扭转角度采用与微小形变实验的对照． ●教学用具投影仪、投影片、卡文迪许扭秤模型． ●课时安排 1课时

●教学过程本节课的学习目标 1．了解卡文迪许实验装置及其原理． 2．知道引力常量的物理意义及其数值．学习目标完成过程一、导入新课上节我们学习了万有引力定律的有关知识,现在请同学们回忆一下．万有引力定律的内容及公式是什么？公式中的G 又是什么？回答上述问题：内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比．公式：F ＝G 2 2 1r m m ．公式中的G 是万有引力常量,它在大小上等于质量为1 kg 的两个物体相距1 m 时所产生的引力大小,经测定其值为6.67×10-11 N ·m 2/kg 2．牛顿在前人的基础上,应用他超凡的数学才能,发现了万有引力定律,却没能给出准确的引力常量,使万有引力定律只有其理论意义,而无更多的实际意义,今天我们就来共同学习英国物理学家卡文迪许是如何用实验来测定引力常量的．二、新课教学 A ．基础知识请同学们阅读课文,同时考虑下列几个问题． 1．引力常量为什么难以测量？ 2．谁设计实验对万有引力常量进行了测定,他使用的装置是什么？ 3．该装置主要由几部分组成？ 4．该实验的实验原理是什么？阅读课文,从课文中找出相关的答案．

库仑扭秤试验

库仑扭秤试验【库仑扭秤实验概述】库仑扭秤实验库仑所做的发现电力与磁力的平方反比定律的实验。 1773-1777年间，库仑发明可精确测定微小力的扭秤。1785年用经改进的电扭秤发现，两电荷间的电力与它们各自电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。1787年又发现两磁铁之间的磁力与距离平方成反比的规律。【库仑扭秤的结构】库仑扭秤由悬丝、横杆、两个带电金属小球，一个平衡小球，一个递电小球、旋钮和电磁阻尼部分等组成。两个带电金属小球中，一个固定在绝缘竖直支杆上，另一个固定在水平绝缘横杆的一端，横杆的另一端固定一个平衡小球。横杆的中心用悬丝吊起，和顶部的旋钮相连，转动旋钮，可以扭转悬丝带动绝缘横杆转动，停在某一适当的位置。横杆上的金属小球（称为动球）和竖直支杆上的固定小球都在以O为圆心，半杆长L为半径的圆周上，动球相对于固定小球的位置，可通过扭秤外壳上的刻线标出的圆心角来读出。当两个金属小球带电时，横杆在动球受到的库仑力力矩作用下旋转，悬丝发生扭转形变，悬丝的扭转力矩和库仑力力矩相平衡时，横杆处于静止状态。仪器的中心轴上装有一个永磁体托架，旋开其上紧固螺钉，可使托架升降，以改变永磁体和横杆上的阻尼金属板的距离，调整横杆转动的电磁阻尼时间。整个仪器都装在有机玻璃罩内，既有较高的透明度，又可防灰尘。有机玻璃罩的下半部做成可开合的门，以便清洁绝缘横杆和竖立支杆，调整绝缘横杆的水平，使金属小球带电等。仪器的底座上装有三个螺旋支脚，旋转支脚，可调底座水平。库仑扭秤实物图库仑扭秤结构

【库仑扭秤试验与库仑定律】库仑定律的实验验证：库仑定律是1784--1785年间库仑通过纽秤实验总结出来的。扭秤的结构如上图。在细金属丝下悬挂一根秤杆，它的一端有一小球A，另一端有平衡体P，在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。为了研究带电体之间的作用力，先使A、B各带一定的电荷，这时秤杆会因A端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮，使小球回到原来位置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定，则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度，可以得知在此距离下A、B之间的作用力。库仑定律：是电磁场理论的基本定律之一。真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥，异名电荷相吸。公式： F=k q1q2 。 r 其中： r ——两者之间的距离； r ——从q1到q2方向的矢径； k ——库仑常数； q ——两电荷的电量； k ——比例常数；【关于扭秤实验的改进】扭秤实验可以测量微弱的作用，关键在于它把微弱的作用经过了两次放大：一方面微小的力通过较长的力臂可以产生较大的力矩，使悬丝产生一定角度的扭转；另一方面在悬丝上固定一平面镜，它可以把入射光线反射到距离平面镜较远的刻度尺上，从反射光线射到刻度尺上的光点的移动，就可以把悬丝的微小扭转显现出来。卡文迪许扭秤实验：英国科学怪杰卡文迪许于1789年用他发明的扭秤，验证了牛顿的万有引力定律的正确性，并测出了引力常量，扭秤如图2所示。他改进了英国机械师米歇尔（John Michell，1724～1793）设计的扭秤，在其悬线系统上附加小平面镜，利用望远镜在室外远距离操纵和测量，防止了空气的扰动（当时还没有真空设备）。他用一根39英寸的镀银铜丝吊一6英尺木杆，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，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，由计算得到的引力再推算出地球的质量和密度。卡文迪许的实验结果跟现代测量结果是很接近的，它使得万有引力定律有了真正的实用价值，卡文迪许也被人们称为第一个“能称出地球质量的人”。