万有引力定律PPT课件

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在距地面高度为h的轨道上运行的宇宙飞船 中,质量为m的物体的重力即为该处受到的万 有引力,即mg'=GmM/(R+h)2,但无法用测力计 测出其重力。
由此可见,地球对物体的万有引力是物体 受到重力的原因,但重力不完全等于万有引力, 这是因为物体随地球自转,需要有一部分万有引 力来提供向心力。
2.重力与万有引力间的大小关系
(1)重力与纬度的关系
在赤道上满足mg=F-F向(物体受万有引力 和地面对物体的支持力Fn的作用,其合力充当 向心力,Fn的大小等于物体的重力的大小)。
艾萨克·牛顿爵士PRSMP(Sir Isaac Newton 1643年1月4日-1727年3月31日
万有引力定律是解释物体之间的相互作用的引力的 定律。是物体(质点)间由于它们的引力质量而引起的 相互吸引力所遵循的规律。
是牛顿在前人(开普勒、胡克、雷恩、哈雷)研究 的基础上,凭借他超凡的数学能力证明,在1687年于《自 然哲学的数学原理》上发表的。
(2)在离地面很高的距离里,都不会发现重力有明显的 减弱,那么这个力必然延伸到很远的地方。
检验的思想:
如果猜想正确,月球在轨道上运动的向心加 速度与地面重力加速度的比值,应该等于地球半 径平方与月球轨道半径平方之比,即1/3600。
检验的结果:
地面物体所受地球的引力,与月球所受地球 的引力是同一种力。
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。
卡文迪许测出的G=6.7×10-11 N*m2 *kg-2, 与现在的公认值6.67×10-11N*m2 *kg-2极为接近; 直到1969年G的测量精度还保持在卡文迪许的水 平上。
重力与万有引力
1、重力是由于地球的吸引而产生
的,但能否说万有引力就是重力呢
分析这个问题应从地球自转入手。由于地 球自转,地球上的物体随之做圆周运动,所受的 向心力F1=mrw2=mRw2cosa,F1是引力F提供的, 它是F的一个分力,cosa是引力F与赤道面的夹角 的余弦值,F的另一个分力F2就是物体所受的重 力,即F2=mg。
对文化发展有重大意义:使人们建立了有 能力理解天地间的各种事物的信心,解放了人们 的思想,在科学文化的发展史上起了积极的推动 作用。
关于G的数值:
能得出引力常量G的具体值。G的数值于 1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出。卡 文迪许的扭秤试验,不仅以实践证明了万有引力 定律,同时也让此定律有了更广泛的使用价值。
简介:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的
大小与两物体的质量的乘积成正比,与两物体间距离的平方成 反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。
公式表示:
F: 两个物体之间的引力 G:万有引力常量 M1: 物体1的质量 M2: 物体2的质量 r: 两个物体之间的距离
适用范围:
经典万有引力定律反映了一定历史阶段人类 对引力的认识,在十九世纪末发现,水星在近 日点的移动速度比理论值大,即发现水星轨道 有旋紧,轨道旋紧的快慢的实际值为42.9″每世 纪。这种现象用万有引力定律无法解释,而根 据广义相对论计算的结果旋紧是43.0″每世纪, 在观测误差允许的范围内。此外,广义相对论 还能较好地解释谱线的红移和光线在太阳引力 作用下的偏转等现象。这表明广义相对论的引 力理论比经典的引力理论进了一步。
粗糙的说,经典的万有引力定律适用范围也 可用一数量表示。现在引入引力半径Rg=2Gm∕c2, G、m分别表示引力常量和产生引力场的球体的 球体的质量,c为光速。用R表示产生力场球体 之半径,若Rg∕R《1,则可用牛顿引力定律。对 于太阳,Rg∕R≈10 ,应用牛顿引力定律无问题;即 使是对致密的白矮星,Rg∕R≈十的负三次方~十
任意两个质点通过连心 线方向上的力相互吸 引
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。
牛顿提出引力规律的过程:
牛顿的猜想 猜想的依据 检验的思想 检验的结果
牛顿的猜想
地球与太阳之间的吸引力与地球对周围物体的引 力可能是同一种力,遵循相同的规律。
猜想的依据
(1)行星与太阳之间的引力使行星不能飞离太阳,物体 与地球之间的引力使物体不能离开地球;
的负四次方,也仍然可用牛顿万有引力定律;至 于中子星,Rg∕R≈Байду номын сангаас∕3,这便有必要引用广义相对
论。至于黑洞和宇宙大爆炸,应当是应用广义相 对论的。
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。推翻了古代人类认为的神之 引力。
在法拉第和麦克斯韦之后,人们看到物理 的实在除了粒子还有场。电磁场具有动量和能量 且能传播电磁波。这使人们联想万有引力定律也 是物理的实在,能传播引力波,也有许多人努力 探测它,但目前尚无很好的结果。电磁波的传播 可用光子解释,类似地,光子也导致引力子概念 的引出。万有引力也不再是超距作用,而以引力 子为媒介。但这些目前都是物理学家正在探索的 领域。
地球两极处,由于F向=0,即mg=F,在其 他位置,mg、F与F向 间符合平行四边形定则。 同一物体在赤道处重力最小,并随纬度的增加 而增大。
(2)重力、重力加速度与高度的关系 在距地面高度为h的高处,若不考虑地球自
转的影响时,则mg'=F=GMm/(R+h)2;而在地面 处mg=GMm/R2.
距地面高为h处,其重力加速度 g'=GM/(R+h)2,在地面处g=GM/R2.
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