【扭秤实验测出引力常数的原理】在物理学中，引力常数 $ G $ 是描述万有引力大小的关键参数。1798年，英国科学家亨利·卡文迪许（Henry Cavendish）通过“扭秤实验”首次精确测量了这一常数。该实验不仅验证了牛顿的万有引力定律，还为后续的天体物理研究提供了基础数据。
扭秤实验的核心在于利用微小力引起的扭转效应，通过精密测量来推导引力常数。其实验装置主要包括一根轻质金属杆，两端各悬挂一个质量较大的铅球，整个系统悬挂在一根细丝上。当两个大质量铅球靠近时，它们之间的引力会使金属杆发生微小旋转，从而引起细丝的扭转。
通过记录扭转角度和已知的质量、距离等参数，结合弹性力学公式，可以计算出引力常数 $ G $ 的值。
扭秤实验关键原理总结
| 项目 | 内容 |
| 实验目的 | 测量万有引力常数 $ G $ |
| 实验装置 | 扭秤：由轻质杆、铅球、细丝组成 |
| 基本原理 | 利用引力作用导致的扭转角进行测量 |
| 关键公式 | $ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} $，$ \theta = \frac{F L}{k} $ |
| 已知量 | 质量 $ m_1, m_2 $、距离 $ r $、扭转系数 $ k $ |
| 测量量 | 扭转角度 $ \theta $、杆长 $ L $ |
| 结果 | 首次准确测得 $ G \approx 6.674 \times 10^{-11} \, \text{N·m}^2/\text{kg}^2 $ |
实验意义与影响
扭秤实验是科学史上一次重要的突破，它不仅证明了牛顿万有引力理论的正确性，也为后来的天体质量计算、地球密度测定等奠定了基础。此外，该实验展示了如何通过精密仪器捕捉极其微弱的物理现象，对现代实验物理学的发展具有深远影响。
尽管如今已有更先进的测量方法，但卡文迪许的扭秤实验依然是物理学教学中的经典案例，体现了科学探索中观察、推理与实验相结合的重要性。
