【扭秤实验测出引力常数的原理】在物理学的发展过程中，测量引力常数（G）是理解万有引力定律的重要一步。1798年，英国科学家亨利·卡文迪许通过改进的扭秤实验，首次精确测定了引力常数的值。该实验不仅验证了牛顿的万有引力定律，也为后续天体质量、地球密度等研究提供了基础数据。
卡文迪许的实验装置基于一个灵敏的扭秤结构，利用微小力引起的扭转角来计算引力大小。其核心原理是通过已知质量的物体之间的引力作用，结合扭秤的扭转特性，间接推算出引力常数G的数值。
一、实验原理总结
| 项目 | 内容说明 |
| 实验目的 | 测定万有引力常数G的值 |
| 实验原理 | 利用扭秤系统测量两个已知质量之间的引力，通过扭转角度反推出G的值 |
| 实验装置 | 扭秤：由一根细长金属丝悬挂的水平杆，两端各有一个小球；外侧放置大质量球体 |
| 力的作用 | 大质量球对小球产生引力，使扭秤发生旋转 |
| 扭转角度 | 与引力大小成正比，通过测量角度可计算出引力的大小 |
| 数据处理 | 结合牛顿万有引力公式 $ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $ 进行计算 |
二、实验步骤简述
1. 准备扭秤：将两个小质量球固定在水平杆的两端，悬挂在细丝上。
2. 放置大质量球：在扭秤两侧放置大质量球，使其与小球形成一定的距离。
3. 测量初始位置：记录扭秤未受力时的平衡位置。
4. 施加引力：通过移动大质量球，使它们对小球产生引力，导致扭秤发生扭转。
5. 测量扭转角：使用光学或机械方法测量扭秤的偏转角度。
6. 计算G值：根据扭转角度和已知的质量、距离，代入公式求解G。
三、实验意义与影响
- 首次成功测定引力常数G，为后续天体物理研究奠定基础；
- 验证了牛顿万有引力定律的正确性；
- 为测量地球质量和密度提供了关键参数；
- 体现了科学实验中“间接测量”的重要性。
四、实验特点
| 特点 | 说明 |
| 灵敏度高 | 能检测极微小的引力变化 |
| 可重复性强 | 实验条件可控，结果稳定 |
| 原理简单 | 基于经典力学理论 |
| 应用广泛 | 后续多次被用于测量G的值 |
结语：
卡文迪许的扭秤实验是科学史上一次重要的创新实践。它不仅揭示了引力常数的本质，也展示了如何通过巧妙的设计，将难以直接测量的物理量转化为可观察和可计算的实验现象。这一实验至今仍是物理教学中的经典案例，具有深远的教育和科研价值。
