研究地球引力實驗方法和實驗材料

⑴ 引力常量是怎麼測出來的（詳細過程）

因為庫侖扭力計的發明，給英國科學家卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810) 很好的啟示，解決了困擾他幾十年的問題，終於在1798年實驗成功把地球的質量給量出來了。()

地球那麼大，當然不可能發明一個秤把地球整個拿來秤，那卡文迪西究竟是怎麼秤出地球的重量呢？

牛頓提出萬有引力定律之後，他和當時的許多科學家都發現，利用萬有引力的公式，可以求出地球的質量來。

在這以前，已經有科學家提出過一種計算地球重量的辦法。

因為由地球半徑可以算出地球的體積是 1.08×1021立方米，若知道地球的密度，利用『質量＝密度×體積』，就可以算出地球的質量。 這個想法看上去是很容易的，可是實際上卻行不通。因為科學家們發現，構成地球的各部份物質的密度不同，在整個地球中所佔的比例也不一樣，因此根本無法准確知道整個地球的平均密度是多少。所以，當時曾有一些科學家斷言，人類永遠無法知道地球的重量。

牛頓發現萬有引定律後，使這個稱地球重量的工作重新獲得了一線希望。

首先，牛頓分析了以下幾個數值：一個是地球對一個已知質量的吸引力，它實際上就是物體受到的重力，這很容易測得；一個是地球和物體之間的距離，這可以用地球的半徑近似代替；另一個關鍵的數值是萬有引力常量G，這個數值雖然當時還不知道，但是可以從在地面上直接測量兩個已知質量物體之間的引力而求出來。(原來牛頓先生並不知道G值的大小，那麼，G值是誰測量出來的呢？)

為了直接測出兩個物體之間的引力，牛頓精心設計了好幾個實驗，但是一般物體之間的引力非常微小，在實驗上根本測量不出來。

後來牛頓不得不失望地表示：想利用引力來計算地球質量，將永遠得不到結果。

牛頓在1727年去世以後，有一些科學家仍然繼續研究這個問題。

1750年，法國科學家布格爾(Pierre Bouguer,1698~1758)千里迢迢來到了南美洲的厄瓜多，他爬上了陡峭的肯坡拉索(Chimborazo山頂，沿著懸崖垂下一根長線，線的下端拴著一個鉛球。

他想先測量出垂線下的鉛球受到山的引力而偏離的距離，再根據山的密度和體積算出山的質量，進而求出萬有引力常量G來。可是，由於引力實在太小了，鉛垂線偏離的距離幾乎測量不出來，即使測出來也很不精確，布格爾的實驗仍然沒有成功。(請參見『沈慧君、郭奕玲編著：經典物理發展中的著名實驗，凡異出版社，p57~80 (引力常量的測定) 』)

世界上第一次成功地「稱」出地球重量地人是英國物理學家卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810)，他是怎麼成功的？

卡文迪西在科學界頗有「怪人」的名氣。他是英國幾代大官僚的後裔，家庭非常富有，可是他穿著陳舊，不修邊幅，幾乎沒有一件衣服是不掉扣子的。他在自己家裡建立了實驗室和圖書館，雖然他穿著沒有條理，圖書館他卻整理得井井有序，大量的圖書都分門別類編上號碼，無論是誰借閱，甚至是自己閱讀，都要登記。

卡文迪西還在大學讀書的時候，就對「稱」出地球的重量這個問題發生了興趣。

他仔細分析了前人失敗的原因，認為主要是實驗方法不科學，要想在這個問題上取得突破，必須採取新的實驗方法。

1750年，劍橋大學有位名叫約翰·米歇爾的教授，他在研究磁力的時候，使用了一種巧妙的方法，可以觀察到很弱小的力的變化。卡文迪西得到這個消息後，立即上門請教。

米歇爾教授向年輕的卡文迪西介紹了實驗的方法。他用一根石英絲把一塊條型磁鐵橫吊起來，然後用力一塊磁鐵去吸引它，這時後石英絲就發生了扭轉，磁引力的大小就清楚的看出來了。卡文迪西從這里受到了很大啟發，他想，能不能用這個方法測出兩個物體間的微弱引力呢？

從米歇爾那裡回來後不久，卡文迪西仿製了一套裝置：在一根細長桿的兩端各安上一個小鉛球，做成一個像啞鈴似的東西；再用一根石英絲把這個「啞鈴」從中間橫吊起來。他想，如果用兩個大一些的鉛球分別移近兩個小鉛球，根據萬有引力定律，「啞鈴」一會在引力的作用下發生擺動，石英絲也會隨著扭動。這時候，只要測出石英絲扭轉的程度，就可以進一步求出引力了。(請參見『沈慧君、郭奕玲編著：經典物理發展中的著名實驗，凡異出版社，p57~80 (引力常量的測定) 』)

這個推論在理論上是成立的，可是卡文迪西實驗了許多次，都沒有成功。

原因在哪裡呢？還是由於引力太微弱了，比如兩個一公斤重的鉛球，當它們相距十厘米時，相互之間的引力只有百萬分之一克，即使是空氣中的塵埃，也能幹擾測量的准確度。因此，在當時的條件下，完全靠肉眼來觀察確定石英絲的微小變化，實驗難免會失敗。

時間就這么不知不覺地過去了幾十年。

1785年，庫侖提出庫侖定律(注1)。因為庫侖扭力計的發明，給卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810) 很好的啟示，但是，用庫侖的方法，還是測不出萬有引力，因為萬有引力比電力小了將近40次方，儀器要更更更精密才行哪！

卡文迪西苦思冥想，怎樣能把石英絲的微小扭轉加以放大的方法？但一直都沒有結果。

直到1798年的一天，卡文迪西到皇家學會去參加一個會議。走在半路上，他看到幾個小孩子，正在做一種有趣的游戲：

他們每人手裡拿著一面小鏡子，用來反射太陽光，互相照著玩。小鏡子只要稍一轉動，遠處光點的位置就有很大的變化。

看到這里，忽然一個念頭閃過他的腦海，他聯想起了石英絲扭轉放大的問題，藉助小鏡子不是正好可以使其得到解決嗎？他抑制不住自己激動的心情，掉頭跑回實驗室，重新改進了實驗裝置。他把一面小鏡子固定在石英絲上，用一束光線去照射它，光線被小鏡子反射以後，射在一根刻度尺上。這樣，只要石英絲有一點極小的扭轉，反射光就會在刻度尺上明顯地表示出來。卡文迪西把這套裝置叫做「扭秤」。

扭秤有很高的靈敏度，利用這套裝置，卡文迪西終於成功地測得萬有引力常量G是(6.754±0.041)×10-8 達因·厘米2 /克2 ，這個值同現代值(6.6732±0.0031)×10-8 達因·厘米2 /克2 相差無幾。根據引力常量，卡文迪西進一步算出了地球的重量是5.976×1024 公斤。

卡文迪西從十幾歲讀大學時開始提出這個問題，直到1798年用實驗方法「稱」出了地球的重量，整整五十年。距離牛頓提出萬有引力定律約100年。

⑵ 牛頓發現地球有引力的全過程

地心引力一切有質量的物體之間產生的互相吸引的作用力。地球對其他物體的這種作用力，叫做地心引力。其他物體所受到的地心引力方向向著地心。這是由於地球自轉造成的.地球自轉會產生一個叫地轉偏向立的力.在北半球它使物體在運動時方向想右偏;在南半球它使物體運動是方向向左偏.所以在北半球是逆時針,在南半球的話就是順時針. 根據牛頓的萬有引力定律，任何有質量的兩種物質之間都有引力。 地球本身有相當大的質量，所以也會對地球周圍的任何物體表現出引力。拿一個杯子舉例，地球隨時對杯子表現出引力，杯子也對地球表現出引力。地球的質量太大了，對杯子的引力也就非常大，所以，就把杯子吸引過去了，方向，就是向著地球中心的方向，這個力就是地心引力。 重力並不等於地球對物體的引力。由於地球本身的自轉，除了兩極以外，地面上其他地點的物體，都隨著地球一起，圍繞地軸做勻速圓周運動，這就需要有垂直指向地軸的向心力，這個向心力只能由地球對物體的引力來提供，我們可以把地球對物體的引力分解為兩個分力，一個分力F1，方向指向地軸，大小等於物體繞地軸做勻速圓周運動所需的向心力；另一個分力G就是物體所受的重力(圖示)其中F1=mw2r(w為地球自轉角速度，r為物體旋轉半徑)，可見F1的大小在兩極為零，隨緯度減少而增加，在赤道地區為最大F1max。因物體的向心力是很小的，所以在一般情況下，可以認為物體的重力大小就是萬有引力的大小，即在一般情況下可以略去地球轉動的效果。地心引力的發現1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒，出生時只有三磅重，接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人，並且竟活到了84歲的高齡。牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時，母親改嫁給一個牧師，把牛頓留在外祖母身邊撫養。11歲時，母親的後夫去世，母親帶著和後夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言，性格倔強，這種習性可能來自它的家庭處境。大約從五歲開始，牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓並不是神童，他資質平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物，並從中受到啟發，自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鍾、折疊式提燈等等。傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後，自己製造了一架磨坊的模型，他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上，然後在輪子的前面放上一粒玉米，剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不斷的跑動，於是輪子不停的轉動；又一次他放風箏時，在繩子上懸掛著小燈，夜間村人看去驚疑是彗星出現；他還製造了一個小水鍾。每天早晨，小水鍾會自動滴水到他的臉上，催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻，尤其喜歡刻日晷，家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷，用以驗看日影的移動。牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民，但牛頓本人卻無意於此，而酷愛讀書。隨著年歲的增大，牛頓越發愛好讀書，喜歡沉思，做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時，曾經寄宿在一位葯劑師家裡，使他受到了化學試驗的熏陶。牛頓在中學時代學習成績並不出眾，只是愛好讀書，對自然現象由好奇心，例如顏色、日影四季的移動，尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記，又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。當時英國社會滲透基督教新思想，牛頓家裡有兩位都以神父為職業的親戚，這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中，還看不出幼年的牛頓是個才能出眾異於常人的兒童。後來迫於生活，母親讓牛頓停學在家務農，贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書卷，以至經常忘了幹活。每次，母親叫他同傭人一道上市場，熟悉做交易的生意經時，他便懇求傭人一個人上街，自己則躲在樹叢後看書。有一次，牛頓的舅父起了疑心，就跟蹤牛頓上市鎮去，發現他的外甥伸著腿，躺在草地上，正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父，於是舅父勸服了母親讓牛頓復學，並鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校，如飢似渴地汲取著書本上的營養。據說有一次，他去郊外遊玩，之後靠在一棵蘋果樹下休息，忽然，一個蘋果從樹上掉下來。他覺得很奇怪，為什麼蘋果會從上往下掉而不是從下往上升？他帶著這個疑問回到了家裡研究，後來他通過論證發現原來地球是有引力的能把物體吸住。隨後，就出現了《牛頓物理引力學》。

⑶ 牛頓是做什麼試驗來證明地心引力

在鄉間的那段期間，牛頓更創立了積分的方法，並將之廣泛應用在物理和幾何學上。有一夜，牛頓坐在鄉間的一棵蘋果樹下沉思。忽然一個蘋果掉落到地上。於是他發現所有的東西一旦失去支撐必然會墜下，繼而他發現任何兩物體之間都存在著吸引力，而這引力更與距離的平方成反比，總結出萬有引力定律。可是，由於牛頓的性格孤僻及固執，他在二十年後才發表這理論。另外，牛頓亦在伽利略等人工作的基礎上進行了深入研究和大量的實驗，最後總結出三大邉佣�桑�於�私浀淞�W的基礎。牛頓成了經典物理學的創始人 .

牛頓發現萬有引力
熊麗弘 發表於 2006-3-23 18:07:00

牛頓發現萬有引力

伊薩克·牛頓，是17世紀人類最偉大的科學家，他是人類歷史上屈指可數的幾個科學巨人之一。他在物理學、數學和天文學方面的貢獻，都是劃時代的。

1642年12月25日，牛頓出生在英國一個叫烏爾斯索普的小村子裡，剛出生時極度衰弱，幾乎夭折。牛頓自幼喪父，與母相依為命。1661年，他進入劍橋大學的三一學院學習。

1665至1667年間，牛頓已在思考引力的問題。一天傍晚，他坐在蘋果樹下乘涼，一個蘋果從樹上掉了下來。他忽然想到：為什麼蘋果只向地面落，而不向天上飛呢？他分析了哥白尼的日心說和開普勒的三定律，進而思考：行星為何繞著太陽而不脫離？行星速度為何距太陽近就快，遠就慢？離太陽越遠的行星，為何運行周期就越長？牛頓認為它們的根本原因是太陽具有巨大無比的吸引力。

經過一系列的實驗、觀測和演算，牛頓發現太陽的引力與它巨大的質量密切相關。牛頓進而揭示了宇宙的普遍規律：凡物體都有吸引力；質量越大，吸引力也越大；間距越大，吸引力就越小。這就是經典力學中著名的「萬有引力定律」。

根據牛頓的發現，可測定太陽和行星的質量，確定計算慧星軌道的法則，說明月亮和太陽的引力造成地球上的海洋潮汐現象，並推導出克服地球引力、飛向太陽系和飛出太陽系所需的最低速度，它們分別為每秒7.9千米、11.2千米和16.6千米，並依次命名為第一、第二和第三宇宙速度。牛頓不但驗證了前輩們的成果，而且為未來空間運載工具的最低推力或速度下限值，提供了精確而權威的科學依據。

牛頓將其一生的成就寫在《自然哲學與數學原理》一書中。他發現了物體運動的三大定律，創立了微積分數學。他後來在談到自己所取得的成就時說：「如果我比其他人看得遠些，那是因為我站在巨人的肩膀上。」

1727年3月20日凌晨，牛頓於久病不醫中去世。據說在生命即將停止的時候，他的心情是坦盪而平靜的。英國詩人波普為他寫的碑銘說：「自然和自然的規律，都藏在黑暗的夜間；人帝說『讓牛頓降生』，使一切變得燦爛光明

⑷ 在地球上怎麼實現與火星相當的引力實驗

在地球上實現與火星相當的引力實驗，一般來講就是通過一些技術設備改變地球的引力，從而達到火星的引力水平。

⑸ 英國物理學家卡文迪許測引力常量G的實驗是怎麼做的

1750年，劍橋大學有位名叫約翰·米歇爾的教授，他在研究磁力的時候，使用了一種巧妙的方法，可以觀察到很弱小的力的變化。卡文迪西得到這個消息後，立即上門請教。 米歇爾教授向年輕的卡文迪西介紹了實驗的方法。他用一根石英絲把一塊條型磁鐵橫吊起來，然後用力一塊磁鐵去吸引它，這時後石英絲就發生了扭轉，磁引力的大小就清楚的看出來了。卡文迪西從這里受到了很大啟發，他想，能不能用這個方法測出兩個物體間的微弱引力呢？ 從米歇爾那裡回來後不久，卡文迪西仿製了一套裝置：在一根細長桿的兩端各安上一個小鉛球，做成一個像啞鈴似的東西；再用一根石英絲把這個「啞鈴」從中間橫吊起來。他想，如果用兩個大一些的鉛球分別移近兩個小鉛球，根據萬有引力定律，「啞鈴」一會在引力的作用下發生擺動，石英絲也會隨著扭動。這時候，只要測出石英絲扭轉的程度，就可以進一步求出引力了。(請參見『沈慧君、郭奕玲編著：經典物理發展中的著名實驗，凡異出版社，p57~80 (引力常量的測定) 』) 這個推論在理論上是成立的，可是卡文迪西實驗了許多次，都沒有成功。 原因在哪裡呢？還是由於引力太微弱了，比如兩個一公斤重的鉛球，當它們相距十厘米時，相互之間的引力只有百萬分之一克，即使是空氣中的塵埃，也能幹擾測量的准確度。因此，在當時的條件下，完全靠肉眼來觀察確定石英絲的微小變化，實驗難免會失敗。 時間就這么不知不覺地過去了幾十年。 1785年，庫侖提出庫侖定律(注1)。因為庫侖扭力計的發明，給卡文迪西 (Cavendish, 1731~1810) 很好的啟示，但是，用庫侖的方法，還是測不出萬有引力，因為萬有引力比電力小了將近40次方，儀器要更更更精密才行哪！ 卡文迪西苦思冥想，怎樣能把石英絲的微小扭轉加以放大的方法？但一直都沒有結果。 直到1798年的一天，卡文迪西到皇家學會去參加一個會議。走在半路上，他看到幾個小孩子，正在做一種有趣的游戲： 他們每人手裡拿著一面小鏡子，用來反射太陽光，互相照著玩。小鏡子只要稍一轉動，遠處光點的位置就有很大的變化。 看到這里，忽然一個念頭閃過他的腦海，他聯想起了石英絲扭轉放大的問題，藉助小鏡子不是正好可以使其得到解決嗎？他抑制不住自己激動的心情，掉頭跑回實驗室，重新改進了實驗裝置。他把一面小鏡子固定在石英絲上，用一束光線去照射它，光線被小鏡子反射以後，射在一根刻度尺上。這樣，只要石英絲有一點極小的扭轉，反射光就會在刻度尺上明顯地表示出來。卡文迪西把這套裝置叫做「扭秤」。 扭秤有很高的靈敏度，利用這套裝置，卡文迪西終於成功地測得萬有引力常量G是(6.754±0.041)×10-8 達因·厘米2 /克2 ，這個值同現代值(6.6732±0.0031)×10-8 達因·厘米2 /克2 相差無幾。根據引力常量，卡文迪西進一步算出了地球的重量是5.976×1024 公斤。 卡文迪西從十幾歲讀大學時開始提出這個問題，直到1798年用實驗方法「稱」出了地球的重量，整整五十年。距離牛頓提出萬有引力定律約100年

⑹ 如何用簡單的方法來模擬引力（地球的引力）

用一根細線拴一塊橡皮，如圖所示，甩起來，使橡皮繞手做圓周運動。橡皮需要用線拉住，才不會跑掉。
【提示想一想】月亮在不停地繞著地球旋轉，是不是地球上有力在牽著月球呢？

希望幫助到你，若有疑問，可以追問~~~
祝你學習進步，更上一層樓！(*^__^*)

附圖如下：

⑺ 「萬有引力」的測量方法

萬有引力常數G的精確測量不僅對於弄清引力相互作用的性質非常關鍵，而且對於理論物理學、地球物理、天文學、宇宙學以及精確測量等都具有重要的理論意義與現實意義。令人遺憾的是，G是歷史上最早被認識和測量的物理常數，但它的精度至今仍是最差的。自卡文迪許（Cavendish）1798年採用精密扭秤取得歷史上第一個較為精確的萬有引力常數G測量值以來，人們在這一領域內做出了艱苦卓絕的努力，將不斷發展的近代科學技術與巧妙的實驗設計相結合，力求得到精確可靠的結果。但兩百年來G的測量精度提高不到兩個數量級。近三十年來，盡管大部分實驗者都認為自己的測G實驗達到了10-4數量級的相對精度，但事實上他們之間測量結果的吻合度僅達到10-3數量級。因而萬有引力常數G的精確測量作為一個熱點和難點為各國科學家所關注，並投入大量人力和物力進行精確測量。

目前測G的方法大致可分為地球物理測量、實驗室測量和空間測量等三大類。地球物理學方法引力效應明顯，但實驗的精度比較低。空間測量方法面臨著很多新的技術難題，目前仍在探索之中。實驗室內測量是目前獲得高精度G值的主要手段，常用工具是精密扭秤。採用扭秤測量引力常數G有以下方法：直接傾斜法、共振法和周期法等。其中扭秤周期法是採用得最多並且測量結果較為理想的方法之一，其基本原理是當扭秤周圍放置吸引質量之後其運動周期要產生相應的變化。實驗室內測量引力常數G是一項艱巨而又困難的系統工作，實驗精度的提高主要受到以下四個方面因素的制約：引力相互作用十分微弱；引力作用不可屏蔽；質量、長度以及時間的絕對測量；引力常數G的獨立性等。

該論文採用扭秤周期法對萬有引力常數G進行絕對測量，系統地研究了扭秤的特性和系統誤差，同時對實驗環境背景進行同步監測，從而確保了實驗精度。其創新之處在於採用了長周期、高Q值扭秤並使之在一個恆溫、隔振以及外界引力干擾相對較小的環境下工作，從而克服了扭絲滯彈性和熱彈性對測G的影響。具體內容如下：

A．扭秤系統誤差研究

從理論和實驗兩方面弄清楚扭秤系統的各種誤差來源，對於提高扭秤的實驗精度具有重要意義。我們在扭秤系統誤差研究方面取得了一系列重要結果：1）扭秤系統的檢驗質量和吸引質量之間存在最佳配置，採用這種配置可降低源於吸引質量的非線性效應，從而使扭秤可在較大振幅下運行，提高系統的信噪比（Phys.Lett.A,238,1998：337）；2）在扭秤運動的暫態進行測量，而不是在扭秤的平衡態進行測量可獲得更高的實驗精度（Phys.Lett.A,238,1998：341）；3）理論分析和實驗研究表明，當扭秤在10-2弧度下工作時，扭秤懸絲的非線性效應對測G的影響不到1 ppm，因而可以忽略不計。這一結論消除了人們對扭絲非線性效應的擔心（Phys.Lett.A,264,1999：112）；4) 理論分析和實驗研究表明，扭秤系統的品質因數Q值隨其振幅的增加而衰減，這一結論對減小滯彈性對測G的影響具有重要的指導意義（Phys.Lett.A, 268,2000：255）（5）理論分析和實驗研究表明，環境溫度的變化極大地影響扭秤懸絲的扭轉系數k，對於實驗中常用的鎢絲而言，其溫度系數。即當環境溫度變化 時，帶給測G的誤差將高達165 ppm（Rev.Sci.Instrum. 71, 2000：1524 ）。扭絲的這一熱彈性效應的研究結果表明，以往很多的測G的結果值得懷疑，並且我們可以利用它對目前測G結果不吻合的現象作出合理的解釋。

B. 超長周期信號的基頻擬合方法研究

扭秤的周期一般從幾分鍾到1個小時以上，這是因為周期越長，靈敏度越高。但長周期扭秤的基頻擬合卻是一件非常困難的事情。傳統的FFT （快速傅氏變換）和All-Poles（極值點）方法由於其原理上的限制，為了達到10-5的相對擬合精度，需要N=105個周期的實驗測量數據。如果扭秤周期為1個小時，實驗數據長度為15年，顯然這是不現實的。目前比較常用的是所謂的非線性擬合，例如對於正弦信號採用目標函數進行最小二乘法擬合。這一方法對頻率 的擬合精度取決於振幅 和相位的擬合精度。為了得到最小的整體方差，三個參量的方差必須保持平衡。由於我們僅對頻率的擬合精度感興趣，因而可犧牲其它參量的擬合精度，從而獲得高精度的頻率擬合。利用這一思想，我們提出了周期擬合法（Period-Fitting Method）。計算機模擬和實驗數據的具體應用結果表明，該方法對含有十幾個周期的低頻信號（周期長達1小時）的數據擬合精度可達到10-7以上，從而很好地解決了長周期扭秤的基頻精確擬合的難題。該方法可廣泛應用於需要確定超低頻信號基頻的領域（Rev.Sci. Instrum., V70,1999：4412）。

C. 折疊擺傾斜儀的研究

為了對測G實驗環境的地傾斜固體潮背景進行同步檢測，我們將用於激光引力波檢測實驗中的水平隔振技術用於地傾斜固體潮的研究，成功地研製了折疊擺傾斜儀。其基本思想是將一個正擺和一個倒擺巧妙地連接在一起，以減小整個擺系的回復系數，從而獲得極低的運動頻率（長周期）。我們研製的折疊擺的周期長達 60秒以上，等效的單擺長度達到1公里以上。利用折疊擺進行地傾斜固體潮觀測的實驗結果表明，折疊擺的靈敏度已達到3.5 10-9弧度（Phys.Lett.A, 256, 1999:132）。這一結果明顯優於常用的水管傾斜儀和水平擺傾斜儀。此外，折疊擺也可以作為高精度的拾震器，利用它可對地震尤其是地震前的臨震異常信號進行監測，我們已利用折疊擺檢測到許多地震及其前兆信號。關於折疊擺傾斜儀的發明專利申請已獲得國家專利局的批准（專利號：ZL951148222）。

D. 精密溫度感測系統研究

在測G扭秤實驗中，微小的環境溫度變化將直接影響實驗結果。為了對實驗環境的溫度場進行同步監測，我們研製出高精度的微小溫度變化測量系統。其基本原理是利用兩重不同材料的熱膨脹特性的不同去探測微小溫度的變化。我們研製的溫度監測系統的分辨本領達到0.0001 oC，從而解決了實驗環境背景溫度場監測的難題，該技術還可應用於其它許多領域（Rev.Sci.Instrum.,68,1997:565）。

E. 超低頻隔振系統研究

由於引力相互作用十分微弱，外界振動對測G實驗的干擾必須進行隔離，而且隔振系統的頻率越低，隔振效果也就越好。我們首次提出准靜止參照系的概念，並實施了基於准靜止參照系主動阻尼的新隔振方法。設計並製作了超低頻的垂直扭桿彈簧系統，其固有周期達20秒，在6Hz上系統隔振率超過3個量級。將其作為准靜止參照系，成功地實現了對一大型隔振系統進行主動阻尼，其隔振性能比傳統隔振方法好一個數量級以上（Rev.Sci.Instrum. 69,1998:2781; Phys,Lett.A,253,1999:1）。

獨特的實驗設計（長周期、高Q值），優越的實驗環境（安靜、恆溫、隔振），扭秤儀器系統誤差的深入細致研究，加上背景環境的同步監測，確保了實驗精度。我們最終測得G為(6.6699 0.0007) 10-11 m3kg-1s-2，其相對精度達到105 ppm，該結果發表在美國的Phys. Rev. D（《物理評論D》）上。這不僅是我國至今為止的第一個高精度G值，而且也是目前國際上幾個最好的測量值之一，並於1998年被國際物理學基本常數委員會推薦的CODATA值採用
參考資料：http://www.cdgdc.e.cn/yxbslw/pxjg/2002/luojun.htm