老师
同学们好,今天我们的课题是万有引力定律。第二课时继续学习有关万有引力定律的内容,这是我们今天的学习目标与任务。一、理解卡文迪时扭畅的原理。二、理解重力和万有引力的区别与联系。三、能够利用万有引力定律解决简单的问题。上节课我们知道,在牛顿发现万有引力定律 100 多年以后,卡文迪时用巧妙的装置测出了引力常量,这个装置就叫卡文迪时扭畅。结构。扭畅的主要部分是一个轻而坚固的 t 型架,倒挂在一根金属丝的下端。 t 型架水平部分两端各装有一个质量相等的小球,竖直部分装有一小平边镜。实验时把两个质量相等的大球放在如图所示的位置,它们跟小球距离相等。原理,由于小球 m 受到大球 m 撇的吸引, t 型架受到力矩作用而转动,使金属丝发生扭转,同时金属丝反抗扭转也产生一个例举。
老师
什么是例举?其实你们在初中学过,只是没有出现这个物理量的名称。初中我们学过杠杆平衡条件,动力乘以动力臂,等于阻力乘以阻力臂,其中粒乘粒 b 作为一个物理量,就叫粒矩,它的符号是m,我们可以把它写成 m 等于 f 乘以l。已知金属丝扭转粒矩跟扭转角度的关系, M1 等于 k 为Theta,其中 k 为常数。 Theta 可以从平面镜反射的光点在刻度尺上移动的距离测出。大球 m 撇儿对小球 m 引力的例举, M2 等于 2 倍的 f 乘以 1/ 2 l,也就等于fl。平衡时有 M1 等于M2,且引力 f 等于大g, m 乘以 m 撇除以 r 方, RG 就是我们要求的引力常数。所以根据金属丝扭转的角度, Theta 就可以求出 g 的数值。
老师
卡文迪士扭成设计的巧妙之处,将金属丝的微小扭转转换为刻度尺上光点读数的变化。采用 t 型架增大力臂,使 m 撇间微小的引力产生较大的力举。是金属丝产生一定角度的扭转。这是一次放大效应,利用反射光线增大光点,移动的弧长光线射到平面镜上,当镜面偏转 Theta 角时,反射光线偏转 2 Theta 角,光点在刻度尺上移动的弧长 s 等于 2 theta 乘以r,因此增大平面镜到刻度尺的距离。r,光点在刻度尺上移动的弧长 s 就会相应的增大。这是二次放大效应,概括为一个转换,两次放大。
老师
正因为如此,卡文迪士扭称被评为十大最美物理实验之一。卡文迪时利用扭秤测出引力常量,使得万有引力定律有了真正的实用价值。比如利用引力常量和地球表面重力加速度可以计算出地查看隐藏内容