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8月30日,各新闻网站纷纷报道华中大罗俊院士团队用两种独立的方法测得最精确万有引力常数,并发表在Nature上。这个新闻对我们科技辅导员而言有什么意义呢?

其次,万有引力常数的测量对于我国的基础科学研究有着重要的意义。例如,罗俊院士带头的引力波探测“天琴计划”就是一个很好的例子。引力波是目前一项重要的基础研究,去年,LIGO项目的三位科学家因引力波的研究获得了诺贝尔物理学家。“天琴计划”将会发射三颗卫星,将干涉仪放射到太空,如果计划成功实施,将大力推动基础研究的进展,而更精确的万有引力常数是这个计划的保障。

相信很多科技辅导员也看到了这个新闻,也许很多人只是简单地看了一眼。如果细心地话,你会发现这个新闻跟科技教育工作有很多可以结合的点,你能看出来吗?学堂君从上周我们聊到的智能设计案“用Arduino测量地球质量”谈起。跟你一起分析如何将科技前沿新闻融入到教学中。

摆动周期法的实验设备

然而,十八世纪的卡文迪许,首次用扭秤实验巧妙地测出万有引力常数G,卡文迪许的扭秤将微小的万有引力放大两次,达到可以测量的状态,被称为最优雅的实验。即使到现在,罗俊院士测量万有引力常数G的方法也是基于扭秤改进的。

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罗俊院士在引力实验室的山洞中

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天琴计划的三颗卫星

我们在“用Arduino测量地球质量”这个案例用到了牛顿的思路,但我们刻意回避了一个重要的问题:万有引力常数G值。牛顿测量地球质量实验失败的关键就在于他无法测量出万有引力常数G,他断言,只有在地球之外我们才能测得地球的质量。

你可以在Nature上的阅读到这个研究的原文,也可以通过这篇文章了解这个成果的科学意义。这里学堂君不打算详细展开。对于科技辅导员而言,我们更关心的是为什么要精确测量万有引力常数,学生能学到什么呢?

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作为科技辅导员,我们需要了解科学的前沿,在教学活动中让学生学习科学的知识,感受科学的精神,这就是我们将科技前沿新闻融入到教学中的价值。返回搜狐,查看更多

原标题:我国测得最精确万有引力常数!怎样将大课题融入到教学中?

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对于学生而言,万有引力常数的精确测量的实验更大的意义在于让我们感受科学家刻苦专研的精神。尽管引力常数G值的测量原理早已明确,但测量过程极其繁琐和复杂。由于引力实验对恒温、隔振、电磁屏蔽等要求极高,引力实验室建设在华中师大的一个山洞中。在最初的10多年,罗俊院士几乎每天都用10多个小时在山洞中做实验,而这个科学研究,竟经历了三十年。

目前,科学数学技术委员会推荐的G值是6.67408×10E-11N·m²/kg²,相对精度为47ppm,也就是说这个数值有百万分之47的不确定性;而罗俊院士的最新研究用两种不同的方法(摆的周期法和角加速度反馈法)测得万有引力常数的数值分别为6.674184×10E−11和6.674484×10E-11,相对精度达到了11.64ppm和11.61ppm,又将这个重要的数值推进了一大步。

首先,万有引力常数测量是众多物理常数中最难测的一个,想一想我们在中学学到的物理常数:光速被确定为一个精确数值、阿伏伽德罗常数有9个有效数字,而万有引力却只有6位有效数字,数据的不确定性将成为了基础研究的短板。

万有引力常数是是一个包含在对有质量的物体间的万有引力的计算中的实验物理常数。在中学课本中万有引力常数G的数值是6.67×10E-11N·m²/kg²,这是一个非常小的数值,但它足够准确吗?

我们能否用智能设计重现卡文迪许的扭秤实验呢?理论上讲是可以的。然而,万有引力常数的实验设计非常困难,但我们不妨可以将测量万有引力常数作为一个“Arduino测量地球质量”的知识引申。了解这个研究,我们能够看到前沿科学研究是怎样的,学生能够更加深入体会到科学精神。

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