近距离牛顿反平方定律实验检验进展

为了统一描述自然界的四种基本相互作用,科学家提出了很多理论模型,其中很多理论认为牛顿反平方定律在近距离下会发生偏离,或存在其他的非牛顿引力作用,而理论的正确与否需要高精度的实验检验.国际上很多研究组在不同间距下采用不同的技术对反平方定律进行了高精度的实验检验,本文重点介绍华中科技大学引力中心采用密度调制法分别在亚毫米与微米范围进行的实验研究进展.在亚毫米范围采用精密扭秤技术,在对牛顿引力进行双补偿、抑制电磁干扰后,结合零实验与非零实验结果,在作用程为70—300μm区间对Yukawa形式的破缺给出国际上精度最高的限制.在微米范围采用悬臂梁作为弱力传感器,通过测量金球和密度调制吸引质量间水平力的变化来检验非牛顿引力是否存在,实验结果不需进行Casimir力和静电力背景扣除,是此间距下不依赖于Casimir力和静电力理论计算模型的两个结果之一.     

实验检验光子静止质量的研究进展

爱因斯坦狭义相对论的基本假设之一是光速不变性,其直接推论就是光子的静止质量必须为零,因此实验检验光子是否具有非零的静止质量一直备受关注.非零光子静止质量以Proca方程组为基础,其实验检验主要针对真空光速(频率)色散效应、库仑反平方定律和安培环路定律的偏离、寻找纵向电磁波以及磁偶极场的Yukawa势等几个方面.文章作者所在的实验小组采用精密扭秤调制方法将国际上同类实验结果提高了2个数量级,给出光子静止质量上限为mγ≤1.5×10-52g.对光子静止质量的实验检验,也是对光速不变原理的一种检验,即使光子仅有非常微小的静质量,如一旦得到实验的检验,将会对整个物理学的发展产生巨大而深刻的影响.     

静电力常量的来龙去脉

在学习库仑定律时,由于其内容与万有引力定律的高度相似性,我们自然而然地会想到从实验仪器、定律形式、成立条件、比例系数等各个方面作一比较.课本上说k是由实验测定的,那么到底是如何测定的?谁测定的?与卡文迪什有联系吗?本文对这些悬疑作一简单的梳理.1卡文迪什被历史掩埋的贡献1798年卡文迪什完成一个举世闻名的实验,用扭秤装置测出了引力常量G,从而使牛顿的万有引     

牛顿第二定律实验的改进

牛顿第二定律的验证是大学物理实验中的一个基础性实验．它是一个验证性实验，涉及到检验一个物理定律或规律的基本途径和方法．因此对于其实验精度往往有特殊的要求．本文先简要地分析一下现行高校中牛顿第二定律验证实验的方法，然后对其做了一些改进，改进后的实验精简了实验器材，提高了实验精度．     

热辐射基础实验

利用PASCO热辐射实验装置，进行了辐射体辐射出射度、反平方定律、斯特藩-玻尔兹曼辐射定律等基本实验的研究，并对测量结果进行了数据拟合，实验结果和理论模拟符合得很好。     

关于第五种力的讨论

正如我们所熟知的,引力、电磁、弱和强相互作用是自然界存在的四种基本相互作用.除了这四种基本的相互作用之外,还有没有新的基本力存在,是一个人们很感兴趣的问题.以往,在许多引力理论和统一理论的模型中,对于牛顿极限,质点的引力作用偏离了反平方定律.这种偏离是由于交换一种     

万有引力与向心力公式中r的不同含义

万有引力定律是牛顿在1687年于<自然哲学的数学原理>上发表的.牛顿的普适万有引力定律表示如下: 任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引.该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关.     

关于万有引力定律的发现年代问题

关于引力平方反比定律和万有引力定律的发现过程和年代问题,自牛顿逝世以来,在学术界长期存在着分歧和争论.据笔者对有关的牛顿论著、书信和资料的分析与考证,认为有必要提出一些看法,供有关工作者参考. 一、区分几个有关的基本概念 笔者认为,长期以来在这个发现年代问题上之所     

库仑定律历史的几点说明

库仑定律历史的几点说明曾铁（安徽宣城师范）一般的电磁学或物理教科书，介绍库仑定律时均谈到了库仑扭秤及其著名的实验，并说１７８５年库仑通过扭秤实验，最先得到了静电力Ｆ反比于距离平方，正比于电荷电量乘积这一关系，进而建立了库仑定律。然而史实不尽如此，不是...     

热辐射研究综合实验平台的设计

设计了一个测量热辐射多个基本特性的综合实验平台,定量研究了辐射反平方定律、斯特藩-玻尔兹曼辐射定律、兰贝特余弦定律,且得到的数据与理论符合得较好,同时利用该平台还定性研究了基尔霍夫定律,揭示了物体的辐射能力与吸收能力的正相关性.该平台具有功能多、成本低、操作简便等优点,可引入大学物理实验教学中.     

关于牛顿运动基本三定律的发现过程和年代问题

关于牛顿运动基本三定律的发现过程和年代问题,多年来,一直存在着各式各样的说法.有的认为运动第一、二定律是伽利略发现的,牛顿只不过是抄袭和“搞拿来主义”.有的认为运动三定律是牛顿在1665—1666年间发现的.牛顿自己则在不同的时间也有不同的说法.总之。与引力平方反比定律和万有引力定律之发现相似,众说不一,看法很多,长期以来存在争论.笔者在对牛顿有关论著、书信和资料分析与考证后,认为有必要提出以下一些看法,供有关工作者参考. 一、区分几个有关的基本概念 笔者认为,长期以来在这个问题上所以引起争论,主要原因是未能很好区分以下…     

对“探究加速度与力、质量的关系”实验的研究

1 本实验在教材中的地位 在人教版教材中,将牛顿第二定律的探究实验和公式表达分成两节内容,目的在于加强实验探究和突出牛顿第二定律在力学中的重要地位.     

惯性质量与引力质量相等的实验验证

设计了一套实验装置,以此研究了物质惯性质量与引力质量的等价性.与以往伽利略自由落体实验和牛顿单摆实验等动态验证法相比,本实验以静态的方式进行,大大减少了机械摩擦和空气阻力,又通过扭秤的光学系统将微弱作用力放大,因而实验的精度可高达,精确地验证了物质惯性质量与引力质量的等价性,填补了国内相关方面研究的空白.     

关于“第五种力”实验的新结果

Fischbach等人对Eotvos实验资料进行了重新分析,并根据Stacey等人在深井中对重力加速度测量的结果,提出了存在“第五种力”的可能性1).Fischbach等人提出的这种力比引力更弱且具有宏观有限的力程,并且被认为可能与物体重子数密度有关. 自那以来,物理学家进行了一系列新实验来检验这种力是否存在以及它的性质.这些实验大致可分为两类:一类是与 Stacey等人的实验类似的地球物理测量.它们主要探测物体间的引力与经典的平方反比定律的偏离,并由此确定是否存在这种新的力.另一类实验着重检测物体间的引力是否和它们的成分有关.因为牛顿-爱因斯…     

利用计算机和传感器探究牛顿第二定律

牛顿第二定律是联系力学与运动学的桥梁,是中学物理的核心内容之一.探究牛顿第二定律的实验是中学教学的重要演示实验.但是传统实验中实验原理的不完善使实验存在较大的系统误差,长期以来一直是困扰中学物理教师的一个难题.     

基于LabVIEW的牛顿第二定律实验教学平台设计

为了改善传统牛顿第二定律的教学局限,将基于声卡的数据采集技术和虚拟仪器测量技术引进牛顿第二定律实验,研制加速度传感器,在上位机利用LabVIEW软件编程进行数据处理和图像显示,构成一套智能实验系统.     

运动阻力对牛顿第二定律验证实验的影响及修正

在考虑滑块和导轨之间空气粘滞阻力的情况下，本对牛顿第二定律验证实验进行了深入的研究，提出了包括运动阻力在内的牛顿第二定律验证的实验方法。结果表明，在实验误差允许的范围内牛顿第二定律均能得到较好地验证。     

用于教学的万有引力常数测定仪——HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种：一是扭摆法；二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法．作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法．ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％．另外，该仪器能做检测万有引力定律实验．     

牛顿第二定律演示装置的改进

l研究牛顿第二定律的实验装置 　　图1所示是高中物理研究牛顿第二定律的实验装置,有几点明显不足: 　　(1)平面结构,不便学生观察与比较.……     

牛顿第二定律教学建议三点

牛顿第二定律在高中物理教学中的作用不言而喻,其实验比较抽象,概念有一定的跨度,如何让学生学懂、用好牛顿第二定律？细致分析教材,牛顿第二定律的教学以实验为基础,通过对实验的处理和分析,得出了牛顿第二定律的具体内容表述,并得到其数学表达式。教材内容中蕴含了丰富的知识与技能、过程与方法性目标。结合多年的教学实践经验,笔者谈三点建议。