Cooper和Shepard（1973）以字符为刺激材料对心理旋转进行进一步的研究，实验结果如图所示。 根据实验结果，他们认为，当样本旋转角度小于180度时，表象旋转是沿逆时针方向的；而当样本旋转的角度大于180度时，表象旋转则是沿顺时针方向的。
过程
要求当被试判断所看到的一对图体经过旋转以后能否重合，记录被试的正确反应时。
实验材料
1、平面对：做平面旋转可以重合；
2、立体对：做三维旋转可以重合；
3、镜像对：不能重合的。
结果
1、无论是平面对还是立体对，被试的反应时及其发展趋势相同；
2、两对图形的方位差越大，信息加工的时间越长；
3、方位差每增加53度，反应时就增加1秒。
结论
心理旋转这种心理过程是存在的，旋转的速度为每秒 53 度。
1984年，Cooper和Shepard又以多边形为实验材料，进行了同样设计的实验。结果发现，无论是否具有前行信息，被试都会进行心理旋转这种操作然后再进行正反位、匹配等反应。它表明了心理旋转的心理真实性。
过程
速示器呈现某个字符的一个样本，让被试判定该字符是正的还是反的，不管角度如何。记录反应时。
结果
无论是否有前行信息，当样本为垂直的正位时（0 度、360 度），不管正常或镜像，判定时间都很少。当随着不同角度旋转，反应是增加，当 180 度时反应时最常，当再增加时，反应时又减少。
结论
当样本旋转角度小于 180 度时，表象旋转是沿逆时针方向的；而当样本旋转的角度大于 180 度时，表象旋转则是沿顺时针方向的。表象具有可操作性。
