万有引力定律的发现2
万有引力定律的发现
万有引力定律的发现万有引力定律现在大家公认是牛顿发现的,连小学生也知道牛顿在苹果树下休息,看见苹果落地而想到万有引力的故事。
但它的发现岂只是看见苹果落地这么简单?万有引力公式:这个公式与库仑定律有着惊人的相似之处。
G为万有引力常量,由英国物理学家卡文迪许首先在实验室测出其大小。
在牛顿的时代,一些科学家已经有了万事万物都有引力的想法。
而且牛顿和胡克(即发明了显微镜并用显微镜观察到细胞结构的罗伯特虎克)曾经为了万有引力的发现优先权发生过争论,有资料表明,万有引力概念由胡克最先提出,但由于胡克在数学方面的造诣远不如牛顿,不能解释行星的椭圆轨道,而牛顿不仅提出了万有引力和距离的平方成正比,而且圆满的解决了行星的椭圆轨道问题,万有引力的优先发现权自然归属牛顿。
正如牛顿所说他是站在巨人的肩膀上。
万有引力发现前的准备开普勒有着不可磨灭的贡献。
开普勒是德意志的天文学家,幼年患猩红热导致视力不好,后来有幸结识弟谷,一年后弟谷过世,把他一生的天文观测资料留给了开普勒。
在此基础上,开普勒经过20年的计算和整理于1609年发表了行星运动的第一、第二定律。
后来又经过十年又发表了行星运动的第三定律。
牛顿老年在回忆过去的时候有这样的话:同年(1666年)我开始把引力与月亮轨道联系起来并找出如何估计一个天体在球体内旋转时用来趋向球面的力的方法。
根据开普勒的行星周期与于他们的距离轨道中心的距离的二分之三次方成正比的规律,我得出使行星沿轨道旋转的力必然与他们离旋转中心的距离的平方成反比的结论。
从而把使月亮沿轨道旋转所需的力与地球表面的引力相比较发现它它们符合得很接近。
所有这些发生在1665年和1666年两个时疫年内,因为那时正是我创造发明的黄金时期,我对数学和哲学的思考比此后的任何时都候来的多。
此后惠更斯先生发表的关于离心力的思想,我猜想他在我之前就有了,最后在1676和1677之间的冬天我发现了一个命题:利用与距离成反比的离心力行星必然环绕力的中心沿椭圆轨道旋转,这中心在椭圆的下部,从这中心作出的半径所经过的面积与时间成正比……摘自《从落体到无线电波——经典物理学家和他们的发现》作者:当代美国著名物理学家诺贝尔奖获得者埃米里奥·赛格雷从上面的话可以知道,牛顿的平方反比律是由开普勒的行星运动定律得出的。
万有引力定律的发现
万有引力定律的发现万有引力定律发现是人类认识史上最重大的事件之一。
在这一发现过程中,牛顿对引力平方反比定律的发现,即所谓“开普勒命题”的证明,起到了关键性作用,它标志着牛顿成熟地掌握了动力学原理是发现万有引力定律的必要前提。
牛顿在惠更斯1673年发表离心力定律之前,结合开普勒周期定律,得到了圆轨道上的平方反比关系;胡克与牛顿在1679年底至1680年初之间的通信,诱发了牛顿首次理解开普勒面积定律的物理意义,并应用几何图形法来解决开普勒命题。
也就是说,牛顿是在1680年才发现我们现在所理解意义上的引力平方反比定律。
一、圆轨道上平方反比关系的发现牛顿对动力学的研究从研究圆周运动问题已经开始的;牛顿借助他有关相撞问题的研究成果,卓有成效地从动力学角度去定量处置圆周运动中力与“运动的发生改变”之间的关系,并利用等价性将直线运动的分析结论推展至圆周运动和椭圆运动,为其有关力学的进一步研究奠定了稳固的基础。
同时期的惠更斯也注意到圆周运动问题,并从运动学角度对它展开了较为深入细致的研究;就离心力定律的辨认出而言,惠更斯跑在牛顿的前面。
牛顿是在1665或1666年写的“仿羊皮手稿”(thevelluomanuscript)中提出“(l/2)r公式”:“一个在直线上从静止开始运动的物体,其所受的力等于作用在沿半径为r的圆周、以速度v运动的同等物体的力;则在圆周上运动的物体通过距离r的时间内,直线上运动的物体将行进(1/2)r距离。
”根据牛顿的手稿,我们可以得到上述公式的推断过程:首先,牛顿得出直线运动、圆周运动状态的初始条件,即同等的时间、物体和力;其次,牛顿依据已认识到的两种运动(量)之间的等价性,推断出来:直线上从恒定已经开始运动的物体,在时间r/v内获得的运动量为mv、末速度为v;最后,牛顿/得到直线上由恒定已经开始运动的物体,在时间r/v内经过的距离为:[(1/2)v]·(r/v)=(1/2)r。
万有引力定律谁发现的
万有引力定律谁发现的谁发现了万有引力定律最早提出万有引力定律的科学家是牛顿牛顿是万有引力定律的发现者。
他在1665~1666年开始考虑这个问题。
万有引力定律是艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的。
1679年,R·胡克在写给他的信中提出,引力应与距离平方成反比,地球高处抛体的轨道为椭圆,假设地球有缝,抛体将回到原处,而不是像牛顿所设想的轨道是趋向地心的螺旋线。
牛顿没有回信,但采用了胡克的见解。
在开普勒行星运动定律以及其他人的研究成果上,他用数学方法导出了万有引力定律。
牛顿把地球上物体的力学和天体力学统一到一个基本的力学体系中,创立了经典力学理论体系。
正确地反映了宏观物体低速运动的宏观运动规律,实现了自然科学的第一次大统一。
这是人类对自然界认识的一次飞跃。
牛顿的普适的万有引力定律表示如下:F=(G×M₁×M₂)/R²任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。
该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。
万有引力定律的科学意义万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最伟大的成果之一。
它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来,对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响。
它第一次解释了(自然界中四种相互作用之一)一种基本相互作用的规律,在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。
万有引力定律揭示了天体运动的规律,在天文学上和宇宙航行计算方面有着广泛的应用。
它为实际的天文观测提供了一套计算方法,可以只凭少数观测资料,就能算出长周期运行的天体运动轨道,科学史上哈雷彗星、海王星、冥王星的发现,都是应用万有引力定律取得重大成就的例子。
利用万有引力公式,开普勒第三定律等还可以计算太阳、地球等无法直接测量的天体的质量。
牛顿还解释了月亮和太阳的万有引力引起的潮汐现象。
他依据万有引力定律和其他力学定律,对地球两极呈扁平形状的原因和地轴复杂的运动,也成功的做了说明。
万有引力定律的发现历程
万有引力定律的发现历程在很早以前,人们就在不断地探索天体运动的奥妙.亚里士多德曾提到过力的概念,他认为力是产生非自然运动的原因,力的作用只有在相互接触时才能传递,因此,对于遥远的天体,这个力是毫无用处的.开普勒为天体运动奥妙的揭开做出了重大贡献,但却未解开天体运动的动力学之谜.1645 年法国天文学家布里阿德提出一个假设:从太阳发出的力,和离太阳距离的平方成反比.笛卡儿1644 年提出“旋涡”假说,把行星的运动归结为动力学原因.1666 年意大利的玻列利提出引力是距离的幂的某种函数.1673 年惠更斯在研究摆的运动时给出了向心加速度理论.英国的胡克已经觉察到引力和重力有同样的本质,1674 年他提出引力随离吸引中心距离而变化,1680 年他又进一步提出了引力反比于距离的平方的假设.哈雷的伦恩从圆形轨道与开普勒定律出发,导出了作用于行星的引力与它们到太阳的距离的平方成反比.当科学的接力棒传到了牛顿手中时,他便向万有引力定律的红线冲刺了.他站在前人的肩上,发挥他卓越的才能,建立了万有引力定律,为科学做出了重大的贡献.牛顿发现万有引力定律的过程中包含着丰富的物理学思想和物理学方法论内容,其主要的思路与运用的物理学方法大致体现在以下几方面.一、运用科学想象和推理,牛顿论证了行星运行都要受到一个力的作用牛顿对行星运动的研究工作首先是从研究月球开始的.牛顿想象,如果没有任何力作用于月球的话,根据牛顿当时已发现的牛顿第一定律可知,月球就应当做匀速直线运动.但月球是绕地球作圆周运动,所以月球必定要受到力的作用.牛顿当年写道:“没有这种力的作用月球不可能保持在自己的轨道上;如果这个力比轨道所需的力小,则它使月球偏离直线的程度不够;如果这个力比轨道所要求的力大,则它使月球偏离直线的程度太大,并使月球的轨道更靠近地球.”那么迫使月球绕地球旋转的力的性质是如何的呢?据说,有一次牛顿正在思考这个问题时,忽然看到一个苹果从树上掉了下来,他吃了一惊,同时便陷入了沉思.当时已知苹果是受重力作用而下落的,他推想,如果苹果树长得很高,熟透了的苹果会不会落地呢?当然是会的!但如果苹果树长得象月球那么高,树上的苹果是否还会落地呢,牛顿作了合理的设想,设想这种作用力的范围要比通常所想象的还要大得多,比如说,很可能一直延伸到月球那么高,因此,这样既使苹果树长得象月球那么高,苹果仍会落地的.正是这种作用力使地球对月球施加影响.同时,从开普勒第一定律(行星沿椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于这些椭圆的一个焦点上)可知,各行星和卫星都是沿椭圆形路径运动(非匀速直线运动)因此,根据牛顿第一定律便可推知,各行星如卫星的运动都要受到一种力的作用.二、运用类比方法,牛顿推证了行星运行所受到的力是一种连续地指向一确定中心的作用力牛顿在由地面上的苹果下落联想到天上的月球也受一种力的作用,但进而思考,月球为什么不会象树上的苹果那样落地呢?这样他又联想到物体的旋转问题:绳子的一端系着一块石头,另一端抓在我们手中,让石头作旋转运动,这时如果我们松手,石头就会沿直线轨道飞出去,这说明石头之所以作圆周运动是由于一种力拉着石头.进而类比,这块石头好比月球,而我们的手又相当于地球,手通过绳子施于石头的力又很相似于地球施于月球的作用力.牛顿接着又描述了从高山上平抛一个铅球的理想实验,他设想,从高山上铅球平抛出去,本来应当笔直的前进,可是在重力作用下,它就沿抛物线落到了地面.如果平抛速度增加,它就会落得更远一些,再增加抛出速度,则铅球可能会绕地球半圈.当抛出速度足够大时,铅球就会绕地球一圈、两圈、乃至永远绕地球作圆周运动而不落回到地面上,这说明,只要有一个指向确定中心点的力,又具有足够的初速度,则物体就可作圆周运动.把月球类比于这个铅球,则可知,月球受一个指向确定中心点的力,所以才会作圆周运动.行星也应如此.牛顿进一步在开普勒第二定律的基础上改换问题的提法,开普勒第二定律是说:对于任何一个行星来说,它的矢径(行星到太阳的联线)在任何地点、在相等的时间内,沿轨道所扫过的面积相等.(这条定律也适用于月球绕地球的运行)牛顿则寻找在相等的时间间隔内物体若受一指向确定中心的力的作用,物体到中心联线扫过的面积存在什么规律?牛顿从数学上证明了(证明过程从略)在这种情况下,各面积之间存在相等的关系.牛顿接着又证明了这个命题的逆命题,即在任何一曲线上运动的物体,如果它到一确定点的连线在相等时间内扫过相等的面积,则物体受一指向该确定点的向心力.牛顿接着由开普勒第二定律所概括的现象推出行星或卫星受一连续的指向一确定中心的力,并且这个中心就在椭圆的一个焦点上.三、运用数学方法,牛顿推导出行星运行所受到的向心力遵从平方反比定律牛顿在由开普勒第二定律得到的存在一个连结指向一确定中心点的力作用于行星上的基础上,进一步去寻找物体在前人提出的椭圆轨道上运动时,所受的指向椭圆焦点的向心力的规律.牛顿利用了开普勒第一定律,用数学方法证明了(证明过程从略)沿所有圆锥曲线(或双曲线、抛物线、圆、椭圆等)在任何时刻的向心力必定与该物体到焦点的距离平方成反比,其数学形式为F =c/R 2即——向心力定律 式中R 是从该物体中心到椭圆焦点的距离,c 为该物体的一个常数.牛顿由开普勒第三定律进一步推知向心力平方反比定律.其数学推导为:设某一行星的质量为m ,行星的运行轨道近似圆(由于行星椭圆轨道的偏心率很小,如地球为0.0167,因而其轨道可近似看作圆)根据开普勒第二定律,可将行星视为匀速圆周运动由牛顿第二定律.F =ma =m ·22224)2(T mR T R R m R v ππ== 式中m —行星质量,T —行星运行周期,R —圆周轨道半径.再由开普勒第二定律.T 2= kR 3 代入上式得224kR m F π= 令k24πμ= 得 2Rm F μ= 式中μ是一个与行星无关而只与太阳的性质有关的量,称为太阳的高斯常数;m 为行星质量.由上式可知:引力与行星的质量成正比.牛顿通过研究引力使不同大小的物体同时落地和同磁力的类比,得出引力的大小与被吸引物体的质量成正比,从而把质量引进了万有引力定律.牛顿又进一步用实验作了验证:他用摆做了一系列实验,实验的结果以千分之一的准确度表明,对于各种不同的物质,万有引力与质量的比例始终是一个常数.牛顿又接着作了大胆的假设,行星受到的引力与太阳的质量有关,并用数学作了推证地球对一切物体包括太阳的引力应为2R M F μ'= μ′—地球的高斯常数,M —太阳的质量 太阳对地球的引力为2Rm F μ=,式中m —地球的质量,μ—太阳的高斯常数 根据牛顿第三定律有:F =F ′即2RM μ'2R m μ= G m M ='=μμ G 是一个与地球和太阳的性质都无关的恒量,所以引力的平方反比定律的数学形式为2R Mm G F = 四、运用演绎推理方法,牛顿把引力的平方反比定律推广到一切物体,得出一切物体间均存在引力的结论牛顿得到平方反比定律之后,寻求进一步的原因:符合这个定律的力是什么性质的力?它是由什么决定的?牛顿首先由月球运行情况探讨了使月球保持轨道运行的力与重力之间的关系.由平方反比定律可知,月球受一指向地球的力的作用,它与月球到地心距离的平方成反比.通过数学计算和实验验证,牛顿得到了月球受的向心力就是重力的结论,这样牛顿就把地面落体运动的原因和月球运行的原因归于同一了.此后,牛顿运用牛顿第三定律推知,地球对月球也有引力,地球对太阳也有吸引力.牛顿由木星卫星和木星有吸引、土星与土星卫星有吸引,行星与太阳之间有吸引力等现象出发,认为这些和月地之间的现象系“同类现象,使月球不能出离轨道的力的原因可推至于一切行星”.这样,牛顿就把天体和其运行中心之间的力都归于引力.此后,他又由土星、木星会合点附近相互间的“运动失调”以及太阳使月球的“运动失调”现象,提出行星之间和恒星与卫星之间均有引力的作用,于是才提出了万有引力的假说.这样,牛顿由研究月球、地球,以至研究行星、恒星、卫星等推出了一切物体相互间均存在引力的结论.五、运用归纳概括方法,牛顿总结出了万有引力定律,完成了万有引力定律的发现工作牛顿对提出的万有引力假说进行了充分的论证,牛顿由原来得出的天体运行向心力平方反比定律,得出万有引力符合平方反比关系;由引力使不同大小物体同时落地,得出引力的大小和被吸引物体的质量成正比;又由牛顿第三定律,得出吸引物体和被吸引物体的区分是相对的,所以引力也和吸引物体的质量成正比,从而得出引力符合221Rm m G F =.这样,牛顿就完成了万有引力的发现工作. 牛顿发现的万有引力定律的内容为:宇宙间的任何物体之间都存在相互作用的吸引力,这种吸引力的大小与它们的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向是沿两物体的联线方向,即21221R m m G F = G 为引力恒量(引力常数);m 1m 2 分别为两个相互吸引的物体的质量;R 12为物体m 2 与m 1 的质心间距离.六、运用科学观察和科学实验验证万有引力定律理论牛顿的万有引力定律是经过科学观察和科学实验的检验后才得到普遍承认的:1.关于地球形状的测定牛顿根据他的引力理论指出,地球不是正球体,而是两极方向稍扁的扁球体,后经过法国科学家的几次测量证明了牛顿的推论是正确的.牛顿这个足不出户的人正确地给出了地球的形状,这显示了牛顿理论的威力.2.地月验证由运动学公式可计算出月球的向心加速度R TR v a n 2224π== 已知R =3.84×108 米;T =2.36×106 秒 得出a n =0.27 厘米/秒2又由万有引力定律,引力的大小与距离的平方成反比,月球与地球间的距离约为地球半径的60 倍,因此,其加速度应是地面加速度的1/602即a =980/602 =0 27(厘米/秒2)由此可见,计算月球向心加速度,从引力定律出发得到的结果与用其它方法得到的计算结果相同,这也从一方面验证了万有引力定律的正确性.3.哈雷慧星回归周期的证实。
万有引力定律的发展史
万有引力定律的发展史是一个充满探索和发现的历史。
这个过程中,许多科学家都做出了重要的贡献。
首先,在哥白尼的《天体运行论》中,他主张地球不是宇宙的中心,这个观点与当时的教会传统学说相左,受到了迫害,直至被教会处死。
随后,开普勒在1596年发表了《宇宙的秘密》,他在书中假定了一个以太阳为中心的宇宙体系。
伽利略在1609年出版了《星际使者》,他指出木星周围的一系列卫星绕着太阳运行,而月球表面有山川和峡谷,银河是由成千上亿颗恒星组成。
牛顿在1666年从剑桥大学回到位于英国乡村的家中,他注意到苹果从树上落下来,并由此发现了万有引力。
他的万有引力概念的核心——现在被称为万有引力定律——即宇宙中的一切事物都在不断地吸引着其他一切事物。
而且这力量的强弱与它
的质量成比例,换句话说,一个物体越大,它的引力就越强。
这个理论为后来的物理学发展提供了重要的基础。
最后,开普勒在1619年出版了《宇宙谐和论》,他提出了“开普勒三定律”中的最后
一条定律。
这些定律的提出对牛顿发现万有引力定律起到了至关重要的作用,也为万有引力定律提供了数据支持。
这就是万有引力定律的发展史的大致过程。
这个过程中充满了许多科学家的探索和发现,这些科学家们的贡献为我们理解宇宙提供了宝贵的启示。
万有引力定律的发现
万有引力定律的发现万有引力定律是牛顿在17世纪发现的,它是物理学中最重要的定律之一。
这个定律描述了物体之间的引力作用,它是我们理解宇宙运动的基础。
牛顿发现万有引力定律的过程是一个漫长而艰苦的过程。
他在1665年开始思考这个问题,当时他还是一个年轻的学生。
他注意到,当一个苹果从树上掉下来时,它会落到地上。
他想知道为什么苹果会落下来,而不是飞向天空。
他开始思考这个问题,并尝试用数学方法解决它。
牛顿的第一个想法是,地球上的物体会被吸引到地心。
他认为,这个吸引力是由地球的质量引起的。
他开始研究这个问题,并发现了一些有趣的事情。
他发现,如果两个物体之间的距离越近,它们之间的引力就越强。
他还发现,如果两个物体的质量越大,它们之间的引力也越强。
牛顿的第二个想法是,太阳对地球的引力也是由质量引起的。
他认为,太阳的质量比地球大得多,所以太阳对地球的引力比地球对苹果的引力强得多。
他开始研究这个问题,并发现了一些有趣的事情。
他发现,如果两个物体之间的距离越远,它们之间的引力就越弱。
他还发现,如果两个物体的质量越大,它们之间的引力也越强。
牛顿的第三个想法是,太阳对地球的引力也会影响地球的运动。
他认为,地球绕着太阳转是因为太阳对地球的引力。
他开始研究这个问题,并发现了一些有趣的事情。
他发现,地球绕着太阳转的速度越快,它离太阳的距离就越远。
他还发现,地球绕着太阳转的轨道是一个椭圆形。
牛顿最终发现了万有引力定律。
这个定律描述了物体之间的引力作用,它是我们理解宇宙运动的基础。
万有引力定律是一个简单而又优美的公式,它可以用来计算任何两个物体之间的引力。
这个公式是:F =G * (m1 * m2) / r^2其中,F是两个物体之间的引力,G是一个常数,m1和m2是两个物体的质量,r是它们之间的距离。
万有引力定律的发现是一个伟大的成就。
它不仅解释了地球和太阳之间的引力作用,还解释了行星、卫星和彗星之间的引力作用。
它是现代天文学和物理学的基础,它使我们能够更好地理解宇宙的运动。
万有引力定律的发现过程
万有引力定律的发现过程引言万有引力定律是自然界中描述物体相互之间引力作用的重要基本定律。
它的发现过程历经多位科学家的努力和探索,经过数百年的演化和完善,最终得以确立。
本文将详细介绍万有引力定律的发现过程,从伽利略的实验到牛顿的理论推导,再到爱因斯坦的广义相对论,每一位科学家的贡献都为我们揭示了万有引力定律的奥秘。
伽利略的实验伽利略是现代科学的奠基人之一,他的实验为万有引力定律的发现奠定了基础。
在16世纪末期,伽利略通过斜面实验的方式研究物体的自由落体运动,并提出了匀加速运动的概念。
他发现,不考虑空气阻力的影响,自由落体的加速度是恒定的,与物体的质量无关。
这一发现为后来的万有引力定律提供了重要的实验依据。
开普勒的行星运动定律伽利略的实验结果对开普勒的工作产生了重要影响。
开普勒是17世纪的天文学家,他通过对行星运动的观测数据分析,发现了三个行星运动的定律。
这些定律为日后的万有引力定律的发现提供了理论基础。
第一定律:行星轨道是椭圆开普勒的第一定律指出,行星绕太阳的轨道是一个椭圆,而不是周期为圆的假设。
这一观测结果挑战了当时传统的圆周运动理论,为万有引力定律的发现提供了新的思路。
第二定律:行星面积与时间的关系开普勒的第二定律表明,行星在其椭圆轨道上的面积速率是恒定的。
即行星在相等时间内扫过的面积是相等的。
这一定律揭示了行星运动的动力学规律,为后来的物体运动定律的建立打下了基础。
第三定律:行星轨道周期与半长轴的关系开普勒的第三定律指出,行星运动的周期的平方与行星轨道半长轴的立方成正比。
这个定律揭示了行星运动的周期性规律,为后来牛顿的引力定律提供了重要线索。
牛顿的引力定律牛顿是万有引力定律的创立者,他通过对开普勒定律的理论解释和自己的实验研究,最终发现了万有引力定律。
引力的本质牛顿认为,行星运动背后的原因是物体之间存在着相互吸引的力。
他将这种力称为万有引力,认为它是一种作用在物体之间的长程力,与物体的质量和距离有关。
牛顿发现万有引力的实验方法
牛顿发现万有引力的实验方法
牛顿在发现万有引力定律之前,进行了一系列实验来验证和证明这个理论。
以下是牛顿发现万有引力定律的实验方法:
首先,牛顿使用了天文观测来研究行星的运动。
他观察了火星和木星的运动轨迹,并且注意到它们的轨迹不能仅仅用简单的圆形轨道来解释。
他设想,这些行星受到了某种力的作用,导致它们的轨迹产生了扰动。
他认为这个力就是引力。
接着,牛顿进行了一些实验来验证他的猜想。
他首先使用了一个小球和一条细线来测量地球的引力。
他让小球悬挂在细线上,然后让它在地球上方晃动,观察它的运动。
他发现,小球在地球上方晃动的时候,它的运动符合自由落体的运动规律,这意味着它受到了地球的引力作用。
牛顿接着使用了两个较大的球来测量引力。
他把两个球悬挂在细线上,然后让它们靠近,观察它们之间的运动。
他发现,当两个球离得越近,它们之间的引力就越大。
他还注意到,引力的大小与两个球的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
最后,牛顿使用了开普勒的行星运动定律来计算行星之间的引力。
他观察了行星的运动轨迹,然后使用开普勒的定律计算行星之间的引力大小。
他发现,这些计算得到的引力符合他之前的猜想,即行星之间的引力是由万有引力定律所描述的
引力产生的。
综上所述,牛顿通过天文观测和实验验证了他的猜想,最终发现了万有引力定律。
万有引力定律历史
万有引力定律历史万有引力定律历史随着古代先哲的不断探索,人类逐渐对世界的认识逐渐深入。
当人们对物理规律有了初步了解,他们开始探索自然现象背后的科学原理,特别是那些能够解释行星运动等特殊现象的原理。
这种思考最终导致了万有引力理论的诞生。
万有引力定律是一个表明所有物体间的引力普遍存在的自然规律,根据这个规律,任何物质质量都产生引力,而引力的作用力是与这些物质质量间的距离平方成反比例。
下面,我们来一起回顾一下万有引力定律的历史。
1. 伽利略和探究物质落体伽利略是第一个真正研究物质落体的科学家。
他观察到不同质量的物体在同等条件下具有相同的下落速度,进而提出了重力作用的概念。
他还通过他的实验研究,明确了质量对于物体运动的影响。
2. 开普勒的行星运动三定律开普勒是第一个真正研究行星运动的科学家。
他通过大量观测和实验,发现了关于行星运动的三个基本规律,即质点的轨道为椭圆、在一段时间内走过面积相等的椭圆弧线速度相等、天体的运动规律与质量无关。
他的研究成果将物理学与天文学连接起来,并且推动了后续研究的发展。
3. 牛顿的万有引力定律牛顿是万有引力定律的创始人。
他应用了开普勒的行星运动三定律,并发现了所有物体间普遍存在的万有引力。
他将这些法则相结合,达到了人类物理学领域的巨大跃进。
4. 现代物理学与爱因斯坦的重力波理论爱因斯坦是第一个提出现代物理学理论并与万有引力定律进行联系的科学家。
他发现弯曲空间和四维空间时间是与重力相关联的概念。
他提出了重力波理论,该理论被证明是现代物理学的基础之一。
他的研究促进了整个领域的发展,并将理论和实践联系起来。
总结从古代先哲到现代天文学家、物理学家,人类的研究之路始终都是一条从简单到复杂、从局部到整体的发展之路。
万有引力定律是这种探索的成果之一,它将天文学、物理学、科学歷史与人类社会结构有机地连接起来,成为现代科学知识的重要基础。
万有引力定律-天体运动概述
02
CATALOGUE
天体运动的基本规律
开普勒行星运动三定律
01
02
03
定律一
行星绕太阳运动的轨道是 椭圆,太阳位于椭圆的一 个焦点上。
定律二
行星绕太阳运动时,其向 心加速度与太阳和行星之 间的距离成反比。
定律三
行星绕太阳运动时,其公 转周期的平方与其椭圆轨 道长轴的立方成正比。
牛顿第一定律(惯性定律)
抛物线轨道
当天体的速度达到逃逸速度时,未达到逃逸速度但足够大时,将 沿着双曲线轨道运动。
圆形轨道
当天体速度与中心天体的引力相当时,将沿 着圆形轨道运动。
天体运动的速度与能量
逃逸速度
指能使天体脱离中心天体引力的最小速度。
环绕速度
指天体在圆形轨道上绕中心天体匀速圆周运动的 速度。
万有引力定律的意义
科学革命的推动力
万有引力定律是科学革命的关键理论之一,它为天文学、宇宙学和其他自然科学领域的研究奠定了基 础。
对其他科学的贡献
万有引力定律不仅解释了天体运动,还为物理学、数学和工程学等领域的发展提供了重要支持。例如 ,它被用于预测行星和卫星的运动,以及设计更有效的航天器和导航系统。
能量守恒
天体运动过程中,动能和势能相互转化,总能量 保持守恒。
天体运动的稳定性与周期性
稳定性分析
天体在轨道运动过程中,受到万有引力 的作用,其运动状态可能会发生变化。
VS
周期性运动
天体在轨道上绕中心天体做周期性运动, 周期与天体的质量、距离和速度等因素有 关。
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万有引力在天体运动中的应用
恒星演化过程与万有引力
恒星演化过程中,由于万有引力的作用,恒星内部的物质会逐渐收缩,同时释放出能量,维持恒星的发光发热。
引力的起源与万有引力定律
引力的起源与万有引力定律引言引力是一种基本的自然力,它贯穿于整个宇宙,并对物体之间的相互作用产生重要影响。
在本文中,我们将探讨引力的起源以及万有引力定律是如何被发现和解释的。
一、引力的起源引力的起源可以追溯到宇宙的起源。
根据宇宙大爆炸理论,宇宙在大约138亿年前从一个极度热密集的状态诞生。
在宇宙诞生的早期,物质和能量以极高的密度聚集在一起。
随着宇宙的膨胀和冷却,物质逐渐形成并开始相互作用。
引力是由质量引起的,因此当物质开始形成后,相互之间的引力作用也随之出现。
原初的宇宙中存在微弱的不均匀性,这些微小的密度波动导致了物质的聚集和形成。
这些聚集体逐渐演化成星系、恒星以及其他天体。
二、万有引力定律的发现万有引力定律是由英国科学家艾萨克·牛顿在17世纪发现的。
牛顿在1665年至1666年间曾受到苹果落地的启发,开始思考为什么物体会朝着地面下落。
经过多年的研究和实验,牛顿在1687年发表了他的著作《自然哲学的数学原理》(Principia Mathematica),其中包括了万有引力定律。
根据这个定律,任何两个物体之间都存在一个吸引力,这个吸引力与两个物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
牛顿的万有引力定律揭示了物体之间的相互作用规律,并成为了古典力学的基础。
它不仅解释了地球上物体的落体运动,还能解释行星绕太阳的运动以及其他宇宙中天体的运动。
三、万有引力定律的解释万有引力定律通过数学表达了引力的强度与质量和距离之间的关系。
具体来说,万有引力定律可用以下公式表示:F =G * (m1 * m2) / r^2其中F表示两个物体之间的引力,G为万有引力常数,m1和m2分别表示两个物体的质量,r表示两个物体之间的距离。
这个公式表明,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,质量越大引力越强。
同时,引力与它们之间的距离的平方成反比,距离越近引力越强。
万有引力定律的解释为我们理解宇宙中的各种运动提供了基础。
第二节万有引力定律
南溪一中
任何两个物体之间都存在相互作用的引 的,引力的大小与这两个物体的质量的乘积 成正比,与这两个物体之间的距离的平方成 反比。
m1m2 三、表达式: F G 2 r
G称为引力常量,对任何物体,G值相同,是一 个与物质种类无关的普适常量。 引力常量G的数值为:
G 6.6710 N m / kg
F v T
南溪一中
结论: 1、行星和太阳之间的引力跟 行星的质量成正比,跟行星到太阳 的距离的二次方成反比。 2、根据牛顿第三定律,既然 太阳吸引行星,行星也必然吸引太 阳,假设此吸引力为 F 。
F
m
r2
F
M
r2
F F
Mm
r2
二、内容:
地球的质量约为月球质量的81倍一飞行器在地球与月球之间当地球和月球对它的引力大小相等时这时飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为倍一飞行器在地球与月球之间当地球和月球对它的引力大小相等时这时飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为
课外知识 • 是谁找到了上天的“梯子”呢?是 300年前的英国科学家牛顿。 • 英国的博物馆里至今保存着一棵苹果 树的树干,以作为对牛顿的纪念。相传, 牛顿在剑桥大学毕业后,本来仍留在大学 研究室继续搞研究,但不幸那年大学因鼠 疫流行而关闭。无奈回到了故乡,一面看 书,一面整理,思考没有解决的疑难问题 。在一个深秋的傍晚,牛顿像往常一样坐 在院子里的苹果树下思索着天体运动问题 。忽然,一个被夕阳余辉映得通红的苹果 从树上掉下来,正好落在他面前。
南溪一中 二、若不考虑地球的自转,则在粗略计算中,重 力等于万有引力 Mm M g G 2 1、在地球表面: mg G 2
R R
Mm mg G 2、离地球h高处: 2 ( R h) M g G ( R h) 2
科学家偶然发现原理的例子
科学家偶然发现原理的例子科学家偶然发现原理是科学史上的重要组成部分,许多重要的科学原理都是通过偶然的观察或实验发现的。
以下是一些例子:1. 万有引力定律的发现:牛顿在休息的时候,在花园里看到了一只苹果从树上掉下来。
他突然意识到,为什么苹果会掉下来而不是飞向天空呢?这个简单的观察启发了他研究重力的思路,最终导致了他发现了万有引力定律。
2. X射线的发现:1895年,德国物理学家伦琴放置一块覆盖着荧光屏的物质在实验室中,当他打开附近的真空管时,他发现荧光屏上的荧光明亮了起来。
他意识到这些射线可以穿透物体,并在荧光屏上产生影像,这就是后来被称为X射线的发现。
3. 皮埃尔·居里的放射性的发现:1896年,居里夫妇正在研究铀矿石。
在他们的实验室中,他们注意到一些矿石发出了一种未知的辐射能量,这种辐射能够通过纸和金属屏蔽物质。
他们将这种现象称为放射性,这一发现最终导致了放射性物质的研究和应用。
4. 亨利·贝克雷尔的射线发现:1896年,贝克雷尔正在研究居里夫妇的放射性现象。
他把一块覆盖着黑纸的铀矿石放在一个底片上进行实验,结果他发现矿石放射出的辐射能通过纸射入底片,产生了一个清晰的影像。
这一偶然的发现启发了他对射线的进一步研究,为后来的放射学奠定了基础。
5. 亚历山大·弗莱明的青霉素发现:1928年,弗莱明在实验室里培养细菌时,意外发现一个细菌培养皿上有一块被霉菌污染的区域,而周围的细菌却没有生长。
他推断这是由于这种霉菌产生的一种物质对细菌有杀灭作用。
这个偶然的发现为后来青霉素的发现和应用奠定了基础。
6. 亨德森·哈斯尔巴赫的超新星发现:1934年,哈斯尔巴赫在观测天空时发现了一个明亮的天体,他最初认为是一颗新发现的恒星。
然而,随后的观测表明它实际上是一颗超新星,这是人类历史上首次发现的超新星。
这一偶然的发现为天文学家研究超新星提供了重要的线索。
7. 约瑟夫·普利斯特利的DNA结构发现:1950年,普利斯特利和他的同事正在研究DNA的结构。
万有引力定律是怎样发现的
万有引力定律是怎样发现的摘要本文概括了牛顿发现万有引力定律的全过程。
从牛顿用几何法证明引力平方反比定律时起,通过发现运动第二定律,证明了万有引力与质量的比例关系之后,才发现的。
牛顿从1665年至1685年,花了整整20年的漫长时间,才得出万有引力定律。
关键词:艾萨克•牛顿万有引力定律引力平方反比定律万有引力定律的发现过程从牛顿用几何法证明引力平方反比定律时起,通过发现运动第二定律,证明了万有引力与质量的比例关系之后,才发现的,中间包括地月检验等验证阶段。
这个发现过程与哈累的关心、督促和帮助分不开的。
哈雷是数学家和著名的天文学家,早年毕业与牛津大学的皇后学院。
中学时代就在伦敦研究过磁针变化(1672)。
1675年从事行星和恒星的精测图表工作。
1676年11月至1678年11月去美国的圣•海伦纳(St Helena),在增补已有的南天星表之后,带回一副完整的星表目录。
1679年当选皇家学会会员。
1680年去巴黎,并在那里遇到卡西尼的天文学家,目睹了1681年彗星出现的情况,并进行观测。
1684年初,他根据开普勒第三定律,得出向心力必定与距离的平方成反比。
为了从几何上加以证明,他在1月的一个星期三,在雷恩的家中与雷恩和胡克聚会。
他们讨论了行星运动问题,如分析行星运动为什么必须考虑引力对切向运动的影响和怎样才能得出引力平方反比关系等。
这后一个问题在当时他们三个都是了解的。
但是,谈到从这个关系怎样才能推导出轨道的形状时,哈雷问胡克,胡克说他能证明,但只有别人都证明不了时他才去做。
当时,哈雷说他愿意提供价值40先令的一本书作为奖励,奖励在两个月内能得出结果的人,可是却无人能解决这个问题。
于是,1684年8月哈雷到剑桥去拜访牛顿。
根据史料,当时牛顿说他在5年前已经证明了这个问题,但是没有找到这份手稿,在8-10月间写出了证明手稿,这就是《论运动》一文手稿。
在这个手稿中,牛顿用几何法和极限概念,证明了椭圆轨道上的引力平方反比定律。
牛顿万有引力定律的历史演变
牛顿万有引力定律的历史演变牛顿万有引力定律是物理学中一项重要的发现,它揭示了物体之间相互作用的本质规律。
下面将介绍牛顿万有引力定律的历史演变,深入探究这一定律的形成与发展过程。
1. 古代观念与亚里士多德学派古代世界对于物体的运动和相互作用有着自己独特的观念。
在亚里士多德学派的统治下,人们普遍认为天体以及物体的运动是由于四大元素(火、水、土、气)的变化而引起的。
这种观点认为,物体之间的相互作用是由于对元素的各种变化产生的结果。
2. 开始的奠基者——哥白尼与开普勒在欧洲文艺复兴时期,哥白尼和开普勒的工作揭示了行星运动的规律,并为后来牛顿的理论奠定了基础。
哥白尼提出了日心说,认为太阳是宇宙的中心,行星围绕太阳运动。
开普勒则通过详细观测和数学推导,得出了行星运动的三定律,其中包括了行星轨道的椭圆形状。
3. 牛顿的贡献与万有引力定律的建立牛顿是万有引力定律的奠基者和建立者。
他通过对开普勒定律和伽利略的运动规律进行综合分析,提出了万有引力定律。
牛顿的定律表明,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
这个定律成功地解释了行星运动规律,并且得到了后来科学家的广泛应用和认可。
4. 万有引力定律的发展与改进尽管牛顿的万有引力定律是一个伟大的发现,但随着科学的不断发展,它并不是不可挑战的。
爱因斯坦的相对论提出了新的对宇宙和引力的解释,其中引力被视为时空的弯曲效应。
这种观点的提出,在某种程度上挑战了牛顿定律的权威性,但对于一般情况下引力的描述,牛顿定律仍然是非常精确和实用的。
5. 引力定律的现代应用牛顿万有引力定律在现代科学中具有广泛的应用。
它不仅用于描述宇宙中恒星和行星的运动,还被应用于太阳系外行星的探测、卫星的轨道计算和航天器的轨道设计等。
万有引力定律还在地球上的物体运动研究、地震预测和人造卫星的通信等领域起着重要的作用。
总结:牛顿万有引力定律的历史演变见证了人类对于物体相互作用规律的不断探索与认识。
万有引力定律的历史与演变
万有引力定律的历史与演变万有引力定律是牛顿力学的基础,被广泛认为是自然界中最重要的物理定律之一。
它描述了物体之间的相互吸引力,并为我们解释了行星运动、天体互动以及其他广泛的天体现象提供了理论基础。
本文将从历史角度探讨万有引力定律的发展过程,以及它的演变。
1. 古代的万有引力观念在古代,人们对万有引力的认识还非常有限。
早期的希腊哲学家如毕达哥拉斯和亚里士多德认为,地球是宇宙的中心,并且认为天体的运动受到神秘的力量支配。
然而,他们没有确切的科学依据来解释这种力量背后的机制。
2. 开普勒的行星运动定律17世纪,约翰内斯·开普勒通过对行星运动的观测和大量数据的分析,提出了行星运动的三大定律。
这些定律为后来的万有引力定律的发现奠定了基础。
开普勒的第一定律认为行星运动轨道是椭圆形的,行星围绕太阳运动。
第二定律说明了行星在不同位置的运动速度不同。
第三定律则揭示了行星的公转周期与距离太阳的平均距离之间存在着确定的关系。
3. 牛顿的万有引力定律伊萨克·牛顿是17世纪最伟大的科学家之一。
他在1687年发表了《自然哲学的数学原理》,提出了著名的万有引力定律。
牛顿的定律表明,每两个物体之间都存在一个引力,这个引力与物体的质量成正比,与物体之间的距离平方成反比。
牛顿通过这条定律成功地解释了行星运动的规律,并预测了天体运动的结果。
他的发现彻底改变了人们对宇宙的认识。
4. 爱因斯坦的广义相对论虽然牛顿的万有引力定律在很大程度上解释了宏观天体的运动,但在极端条件下,如黑洞和极端引力场的情况下,它无法提供准确的描述。
这就引出了阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论。
爱因斯坦的理论认为,引力是由物体弯曲时产生的空间-时间弯曲引起的。
广义相对论更加深入地描述了万有引力和空间的关系,提供了对极端引力场下物体运动的准确描述。
5. 当代对万有引力定律的研究随着科学技术的进步,当代科学家们对万有引力定律进行了进一步的研究。
探索科学发现了解科学家的重大发现和科学原理
探索科学发现了解科学家的重大发现和科学原理科学是人类思维和智慧的结晶,是人类对自然世界的探索和理解的结果。
科学发现被认为是科学的基石和灵魂,它们推动了人类社会的发展和进步。
本文将探索一些重大的科学发现,并介绍相关的科学原理。
一、万有引力定律的发现在17世纪,英国物理学家牛顿通过对物体运动的观察和实验研究,发现了万有引力定律。
他观察到物体之间存在相互吸引的力,这个力与物体的质量成正比,与物体之间的距离平方成反比。
根据万有引力定律,我们可以解释天体运动、地球引力和行星轨道等现象。
二、量子力学的建立20世纪初,量子力学的建立显示了物理学的新篇章。
德国的普朗克和波尔、奥地利的薛定谔等科学家,通过对光的颗粒性和电子行为的研究,提出了量子理论。
量子力学打破了经典物理学的框架,揭示了微观世界的奇妙规律,他们的发现为我们提供了理解电子结构、原子核和基本粒子的基础。
三、DNA的结构与遗传密码的解读在20世纪的中叶,美国的沃森和英国的克里克合作研究,发现了DNA的双螺旋结构,对生物学和遗传学的发展起到了革命性的作用。
他们通过实验证实了遗传信息的存储和传递是通过DNA分子上不同序列的碱基组合来实现的。
这一发现不仅解开了生命起源和演化的谜团,还为基因工程和生物技术的发展提供了基础。
四、相对论与量子力学的统一爱因斯坦提出了相对论,揭示了时空结构和物质能量之间的相互关系。
而量子力学则表达了微观领域的规律。
为了统一这两个理论,科学家们推动了基本粒子物理学的研究,并提出了超弦理论和量子引力理论等。
尽管仍然存在很多挑战,但这些研究为深入探索宇宙的本质提供了新的方向。
五、地球上的生命起源生命的起源是生物学和地球科学领域的重大问题之一。
科学家们通过实验模拟和化石记录的研究,发现了一些关于地球上生命起源的线索。
比如,伦敦的米勒和尤里对原始地球环境进行实验模拟,证明了氨、甲烷等物质的存在可以产生氨基酸等生命有机分子。
这些重大发现为我们了解生命起源和地球生命演化提供了重要线索。
万有引力定律的发现
万有引力定律的发现万有引力定律的发现是近代经典物理学开展的必然结果。
科学史上普遍认为,这一成果应该归功于伟大的牛顿。
但是,其他杰出的科学家如胡克、哈雷等在这一方面也做出了非常重要的奉献。
但与牛顿相比,他们的观点和研究方法总是存在着这样或那样的缺陷,最终与跨时代的科学发现矢之交臂。
早在1661年,罗伯特.胡克就已觉察到引力和地球上物体的重力有同样的本质。
1662年和1666年,他曾在山顶上和矿井下用测定摆的周期的方法做实验,企图找出物体的重量随离地心距离而变化的关系,但没有得出结果,在1674年的一次演讲“证明地球周年运动的尝试〞中,他提出要在一致的力学原那么的根底上建立一个宇宙学说,为此提出了以下三个假设:“第一,据我们在地球上的观察可知,一切天体都具有倾向其中心的吸引力,它不仅吸引其本身各局部,并且还吸引其作用范围内的其他天体。
因此,不仅太阳和月亮对地球的形状和运动发生影响,而且地球对太阳和月亮同样也有影响,连水星、金星、火星和木星对地球的运动都有影响。
第二,但凡正在作简单直线运动的任何天体,在没有受到其他作用力使其沿着椭圆轨道、圆周或复杂的曲线运动之前,它将继续保持直线运动不变。
第三,受到吸引力作用的物体,越靠近吸引中心,其吸引力也越大。
至于此力在什么程度上依赖于距离的问题,在实验中我还未解决。
一旦知道了这一关系,天文学家就很容易解决天体运动的规律了。
〞胡克首先使用了“万有引力〞这个词。
他在这里提出的这三条假设,实际上已包含了有关万有引力的一切问题,所缺乏的只是定量的表述和论证。
但是,胡克缺乏深厚的数学根底和敏捷的逻辑思维能力。
他错误的认为,目前需要的是更加准确的实验数据,而没有想到精确的测量结果已经包含在了开普勒的实验记录中。
1680年1月6日,胡克在给牛顿的一封信中,提出了引力反比于距离的平方的猜想,并问道,如果是这样,行星的轨道将是什么形状。
1684年,在胡克和爱德蒙.哈雷、克里斯多夫.伦恩等人的一次聚会中,又提出了推动这一研究的问题。
万有引力定律的推导过程
万有引力定律的推导过程引力是自然界中普遍存在的一种作用力,它是负责使物体相互吸引的力。
在古代,人们对引力的存在有直观的认识,但直到17世纪,牛顿通过深入的研究和实验才发现了引力的普遍性,并且提出了著名的万有引力定律。
万有引力定律可以描述任意两个物体之间的引力大小和方向。
它的推导过程基于牛顿的三大运动定律和开普勒行星运动定律。
我们来看牛顿的第一、第二和第三定律。
第一定律告诉我们,一个物体如果没有外力作用,将保持静止或匀速直线运动。
第二定律则指出,一个物体所受的力等于其质量乘以加速度。
第三定律表明,力是相互作用的,任何两个物体之间都会相互施加相等大小、方向相反的力。
根据这些定律,我们考虑两个质量分别为m1和m2的物体之间的引力。
根据第三定律,这两个物体之间互相施加的力大小相等,记为F。
根据第二定律,物体1所受的力F1等于m1乘以物体1的加速度a1,物体2所受的力F2等于m2乘以物体2的加速度a2。
当两个物体距离很远时,它们之间的相互作用力可以近似看作是一个点力,即可以看作是两个物体质心之间的引力。
质心是一个物体中所有质点质量的平均位置。
假设物体1和物体2的质心之间的距离为r,那么根据万有引力定律,这两个物体之间的引力F可以表示为F = G * (m1 * m2) / r²,其中G为万有引力常数。
为了更好地理解这个公式,我们可以将其与开普勒行星运动定律相联系。
根据开普勒第一定律,行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。
根据开普勒第二定律,行星在其轨道上的面积速率是恒定的。
根据开普勒第三定律,行星绕太阳的周期的平方与它们距离太阳的平均距离的立方成正比。
通过对这些定律的分析,我们可以得出结论:万有引力定律可以解释行星绕太阳运动的规律。
行星绕太阳的引力与其质量和距离太阳的距离有关,质量越大、距离越小,引力越大。
万有引力定律的推导过程基于牛顿的三大运动定律和开普勒行星运动定律,通过考虑质心之间的引力以及质量和距离的关系,最终得出了引力大小的计算公式。
万有引力定律的发现
万有引力定律的发现自从人类开始思考宇宙的奥秘,万有引力定律的发现就成为了人们关注的焦点之一。
这个定律的发现不仅揭示了物质世界的秩序,也使人类对宇宙的认识更加深入。
本文将以人类的视角,讲述万有引力定律的发现及其对人类的影响。
在人类的认知历史中,牛顿是第一个提出并完整描述万有引力定律的科学家。
他在1666年至1667年间,当他在家乡的农舍里避免瘟疫时,思考着当时的科学问题。
通过观察苹果掉落的现象,他开始思考落下的苹果为什么会受到地球的吸引力。
从这个简单的观察开始,牛顿逐渐发展出了万有引力定律。
万有引力定律简洁而深刻地描述了物体之间的相互作用。
它指出,任何两个物体之间都存在一种相互吸引的力,这个力的大小与物体的质量成正比,与物体之间的距离的平方成反比。
换句话说,质量越大的物体之间的引力越大,物体之间的距离越近,引力也越大。
牛顿的发现对人类的影响是巨大的。
首先,它使人类对宇宙的运行秩序有了更深入的认识。
我们知道,地球围绕太阳运行,月球围绕地球运行,这些都是因为万有引力的作用。
万有引力定律让我们明白,所有物体都相互吸引,这种相互吸引使得宇宙中的星体能够保持相对稳定的运行轨道。
万有引力定律的发现也推动了人类对科学方法的发展。
牛顿通过观察现象,形成假设,进行实验证实了他的理论。
这种科学方法的应用不仅使得万有引力定律得以发现,也为后来的科学研究提供了范例。
科学家们开始用这种方法来探索自然界的规律,并逐渐揭示了更多的奥秘。
万有引力定律的应用也对人类的生活产生了实际的影响。
例如,它在航天领域的应用使得人类能够准确地计算出飞船的轨道,从而使得宇航员能够安全地进入太空。
在工程设计中,人们也需要考虑到引力的影响,以确保建筑物的稳定。
万有引力定律可以说是人类科技发展的基石之一。
总的来说,万有引力定律的发现是人类认知宇宙的一个重要里程碑。
它揭示了物体之间的相互作用,推动了科学方法的发展,对人类的生活产生了实际的影响。
通过牛顿的发现,我们更加深入地认识了宇宙的运行规律,也使得人类对宇宙的探索更加深入。
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牛顿的贡献
一、万有引力定律ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,
引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比, 跟它们的距离的二次方成反比。
F
G
m1m2 r2
G=6.67×10-11N.m2/kg2
二、卡文迪许(英国实验物理学家)扭秤实验
金属丝
平面镜
MF
rm
A B
mF
M
r
利用金属丝的扭转形变使M、m之间的引 力效果较易显示出来,通过两次光线的反射 得到扭转力矩的大小,从而求出引力系数。
三、关于万有引力定律的讨论
F
G
m1m2 r2
1、只要有质量的物体之间,均有万有引力作用的 存在,但只有在两者质量达到足够大时才能显现 出一定作用效果。——普遍性
2、A、B两天体的质量之比为1:81,
而空间探测器经过两天体连线上的P点处受
到的两天体的引力大小相等,则,P点到A、
B两天体中心的距离之比为:
(
)
A、1:27
B、1:9
C、1:3
D、9:1
3、月球质量是地球质量的1/81,月球半径是 地球半径的1/3.8,在距月球表面14m高处,有一质 量m=60kg的物体自由下落。
(1)、它落到月球表面需要多少时间
(2)、它在月球上的重力和质量跟在地球上是否 相同?各是多少?
4、全球电视实况转播的传送要靠同步卫 星,同步卫星的特点是运行周期与地球自转 的周期相同,如果把它放置在地球赤道平面 中的轨道上,这种卫星将始终位于地面某一 点的上空,一组三颗同步卫星排成一个正三 角形,就可以构成一个全球通讯系统基地, 几乎覆盖地球上全部人类居住地区,只有两 极附近较小地区为盲区,试推导计算同步卫 星的高度和速度的式子,设地球的质量用M表 示,地球自转的角速度用ω表示。
在同一纬度,重力随 着海拔的增高而减小。
地球 •F引力
F向心 G重力
五、万有引力定律发现的历史意义
万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最 伟大的成就之一,它把地面上物体运动的规律和 天体运动规律统一了起来,对以后的物理学和天 文学的发展具有深远的影响,它第一次揭示了自 然界中一种基本的相互作用,在人类认识自然的 历史上树立了一座里程碑。同时,万有引力定律 的发现,在文化发展史上也有重要意义,在牛顿 时代以前,人们认为天体的运动隐藏着不可认识 的规律,牛顿的发现对打破宗教神学对人类意识 形态的控制起到了重要作用。
万有引力定律的简单应用
1、目前人类正在深入研究地心的物质结构,若
从地面挖一口直通地心的小井,将一个小球从
井口自由下落,不计其它阻力,下列有关小球
的运动的说法,正确的是: (
)
(设地球为密度均衡的球体)
A、小球做匀加速下落。
B、小球做加速运动,但加速度减小。
C、小球先加速下落,后减速下落。
D、小球的加速度增大,速度也增大。
2、这种力只表现出引力之特性,不会表现出斥 力。——特殊性
3、公式严格来讲只适应于两质点之间引力大小 的计算,对于质量分布均匀的球体,公式中的r 是它们球心之间的距离。
四、万有引力和重力
在地球上,物体的重力实际上是万有引 力的一个分力。
三力合成的矢量表达式:
F万有引力 F向心力 G重力
在赤道附近,重力最小, 在两极附近,重力最大。
第六章 万有引力定律
第二节 万有引力定律的发现
为什么宇宙中的天体会作开普 勒定律所描述的那样运动呢?
为什么宇宙天体会作如 此这般运动呢?
1、伽利略:一切物体都有合并的趋势,这种 趋势导致行星作圆周运动。
2、开普勒:是因为受到类似磁力的作用。
3、法国物理学家笛卡尔:行星周围有旋转的 物质——“以太”作用在行星上的缘故。