matlab万有引力模拟,测定“万有引力常量”的模拟实验（二）

实验原理：经过学生分组讨论后得出以下三种方案：

1、利用质量最大的一对小球和T型架上的小钢球组成测量组，利用刻度尺测量标记球间距离的变化来证明万有引力引起的T型架发生扭转。

2、利用小刚球于空心塑料球组成测量组，为了可以观察到扭转现象，依据不同性质的力可以产生相同效果，并用透明吸管阻止两球吸到一起，用线圈产生的电磁力代替微小的万有引力，产生电磁力与悬丝的力矩平衡，模拟悬丝扭转并静止的实验现象。

3、同样利用电磁力代替万有引力的方案，并利用光学反射的原理，将不明显的扭转形变，转化成观察反射光线走过的线性距离，使实验更有可取性。

由学生讨论，从三种方案中选择一种最佳的实验方案进行实验。

根据不同性质的力可以有相同的效果，利用电磁力代替微小的万有引力演示实验现象。

应用公式： kθ=FL

(k为悬丝扭转系数，θ为扭转角度，F为吸引力，L为大球与小球之间的距离)

以上是依据扭转力矩与引力力矩平衡得出的公式，学生可自己推出。

实验步骤及注意事项：(学生讨论交流后得出)

1、以柱形筒为支架(如图所示)，悬挂T形架，架两端固定小钢球，将悬丝竖直挂好。

2、将线圈置于空心塑料球内，连接绝缘底座放于与小钢球较近的适当对称位置，球心所对位置钻一小孔露出金属，其中一个在孔外固定一段透明吸管(防止两球吸在一起)。

3、将电路用导线、变压器、电源、开关连接起来，并调整好电路。

4、接通电源演示现象(悬丝发生扭转至吸管碰到小钢球时扭转停止)。

实验改进：为方便得出明显的扭转现象，利用光学反射原理：当入射光线转过θ角，反射光线转过2θ角，对扭转现象进行放大。同时利用弧面刻度尺将不易观察的角度变化转变成线度测量，利用反射光线扫过的刻度距离可明显观察到扭转过程。

5、将CD制成平面镜固定在T形架上，利用激光光源投射光线到平面镜上，另反射光线通过弧面刻度尺。然后，再次观察实验现象。

6、比较前后两次现象，分析讨论实验结果并思考产生的原因。

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