Please wait a minute...
大学物理实验, 2022, 35(3): 52-59     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2022.03.011
  本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
扭秤周期法测 G 实验物理教学实验研究
刘睿琦,黄 通,徐 浩,毛强兵,张玉彬,李 栋,黎 卿*
华中科技大学 物理学院 引力与量子物理湖北省重点实验室,湖北 武汉 430074
Study of Physics Teaching Experiment on Determination of the Newtonian Gravitational Constant G with Time-of-Swing Method
下载:  PDF (1164KB) 
输出:  BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

万有引力常数 G 作为描述物体间引力相互作用强度的基本物理学常数,最早被物理学家认知。但由于引力作用非常微弱且不可屏蔽,万有引力常数 G 是目前精度最差的基本物理学常数。测G 实验作为精密测量领域重要实验之一,对测量的精准度提出很高要求。该文基于扭秤周期法相关原理,设计了实验测量装置,精确测量扭秤、吸引质量的物理参量及其相对位置,并进行误差分析。基于所设计的测 G 装置,通过有、无球配置下周期数据积累,给出万有引力常数 G 测量结果。作为本科生创新性物理实验教学内容,在教学与实验过程中涉及到力学、运动学、光学、计量学等相关大学物理课程领域,有助于培养学生逻辑思维能力、实践动手能力、误差设计与分析能力,加深对相关知识点的理解与运用。


服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
刘睿琦
黄 通
徐 浩
毛强兵
张玉彬
李 栋
黎 卿
关键词:  精密测量  万有引力常数  扭秤周期法     
Abstract: 

The Newtonian gravitational constant G,as the basic physical constant describing the strength of gravitational interaction between objects,was one of the earliest fundamental constants introduced by physicists.Due to the weakness and unshielablity fo gravity,G still remains the least precisely known among all fundamental physical constants yet.As one of the important experiments in the field of precision measurement physics,the G measurement experiment puts high demands on the accuracy of the measurement.Based on the principles of the time-of-swing method,a simple G measurement is designed,the pendulum,the source mass and their relative positions are accurately measured. Based on the designed device,the measurement result of the gravitational constant G is given by accumulating periodic data with or without the source mass. As an innovative experiment on physics teaching for undergraduates,it involves mechanics,kinematics,optics, metrology and other related college physics courses in the teaching and experiment process,which helps to cultivate students’logical thinking ability,practical ability,and scientific analysis ability,and deepen the understanding of relevant knowledge points and apply them.

Key words:  precision measurement    gravitational constant    time-of-Swing method
               出版日期:  2022-06-25      发布日期:  2022-06-25      整期出版日期:  2022-06-25
ZTFLH:  O 4-33  
引用本文:    
刘睿琦, 黄 通, 徐 浩, 毛强兵, 张玉彬, 李 栋, 黎 卿. 扭秤周期法测 G 实验物理教学实验研究 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 52-59.
链接本文:  
http://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2022.03.011  或          http://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2022/V35/I3/52
[1] 刘树成, 夏志成, 彭佳航, 秦健淮, 杨 璇, 车浩楠. 利用光的反射对弦振动实验的改进 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 9-12.
[2] 徐 斌, 李光明. 注塑充填不平衡实验装置的研制及其教学应用 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 63-66.
[3] 王可畏, 胡四平, 冯锦平, 彭亚斌, 卢社阶. 利用线阵CCD测量液体折射率实验研究 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 58-62.
[4] 周 胜, 李劲松, 张 磊, 蒋童童. 气体吸收光谱数据处理的实验教学设计 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 1-4.
[5] 刘维慧, 李洪亮, 张 振, 王 娜, 苗永平. 基于数字技术的傅里叶级数实验仪研制 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 78-84.
[6] 秦瑞飞 , 刘利娜. 利用智能手机演示拍现象和人眼的三维视觉原理 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 100-103.
[7] 毛爱华 , 蔡禄 , 李丽荣 , 孙一博. 基于逐差法推算液体表面张力系数的不确定度 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 108-110.
[8] 黄志鹏, 张海军, 刘 蕾, 马婷婷, 罗 浩. 三维立体结构静电场描绘装置的设计和研究 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(4): 67-70.
[9] 秦之斌, 李嘉蕊, 张 斯, 周 芸, 张 华. 基于传感器的液体粘滞系数测量装置设计[J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 75-80.
[10] 罗志高. 巨磁电阻效应应用实验设计及实现 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 19-22.
[11] 武斯珩, 李 想, 杨建斌, 董敬敬. 石墨烯量子点的制备及在钙钛矿太阳能电池中的应用 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 5-8.
[12] 张颖涛, 李晓兰 , 孙士帅 . 利用智能手机拍摄功能测量刚体的转动惯量 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 109-112.
[13] 杜兴鹏, 陈垲全, 刘汉子, 朱浩天, 陈子阳. 基于改进型迈克尔逊干涉仪的定量相位显微技术 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 71-74.
[14] 杨佳辉, 张 艳 , 肖 晗, 张子睿 , 顾子健, 张云哲 . 涡旋光干涉衍射综合试验仪的设计与制造 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 90-93.
[15] 刘家毅, 卢佳文, 黄嘉鸿, 刘雍锡, 李绍歆, 王小怀. 基于可控流体涡旋的台风演示装置 [J]. 大学物理实验, 2022, 35(3): 14-18.
[1] . [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 0 .
[2] . [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 0 .
[3] WU Ming, ZENG Hong, ZHANG Wenpeng, ZHANG Yuanwei, DAI Zhenbing. Theoretical and Experimental Research of A zimuthal-Radial Pendulum [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 1 -6 .
[4] LIU Weiwei, SUN Qing, LIU Chenglin. Research on Selection of Critical Magnetization Current for Measuring Charge-Mass Ratio of Electron by Magnetron Controlling [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 7 -9 .
[5] DENG Li, LIU Yang, ZHANG Hangzhong, ZHOU Kewei, ZHAO guoru, WEI luanyi. MATLAB simulation of Fourier transform of Gaussian beam and the spatial filtering effects basing on 4F optical imaging system [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 10 -16 .
[6] MA Kun. Experiment Study on the Measuring Young' s Modulus by Stretching [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 17 -20 .
[7] FEI Xianxiang, CHEN Chunlei, WANG Wenhua, SHI Wenqing, HUANG Cunyou. Design of Lens Group Focal Length Measurement System Based on Object-Image Parallax Comparison [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 21 -24 .
[8] LI Chunjiang, LI Luyu, YANG Jinglei, LI Tingrong, XIANG Wenli. A New Method for Simple and Rapid Measurement of Refractive Index [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 25 -28 .
[9] WANG Cuiping, YAO Mengyu, YE Liu, LI Aixia, ZHANG Ziyun, DAI Peng. Progress and Applications of Electron Spin Resonance in Biology [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 29 -33 .
[10] CHEN Yingmo, SHEN Siyi, WANG Jie. Study on the Characteristics of Silicon Photocells [J]. Physical Experiment of College, 2020, 33(1): 34 -36 .
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed