万有引力

万有引力（夏松彦）

各位评委老师，现场的观众朋友们，亲爱的同学们，大家好！

温总理曾说过“一个民族有一些关注天空的人，他们才有希望；一个民族只是关心脚下的事情，那是没有未来的。”是的天文学是一个非常激动人心和活跃的学科。我们为何在此？我们从何而来？想必是每个人都想知道的问题，那么下面我即将为大家展示的展品————万有引力是人类认识宇宙最重要的一个定律。可谓是为宇宙立法。

那么现在就让我们看看这个演示吧。

摇动手柄，将钢球提升后自动释放。球从台面边缘沿圆的切线轨道滚出后，沿以台面中心为一个焦点的椭圆轨迹滚动。由于重力和摩擦力的作用，小球滚动轨迹不断缩小，滚动速度越来越快，但始终为椭圆轨道，最后落入漏斗中心的洞中。

在这里滚动的钢球模拟行星或地球卫星，漏斗形的台面表面是个双曲线的旋转面，它利用钢球的重力势能模拟太阳系中的万有引力势能，越接近漏斗中心小球的动能越大，使小球的运动规律接近开普勒三大定律。朋友们可以看到钢球的运动轨迹是椭圆，这一点是至关重要的，因为在开普勒之间人们普遍认为天体是做匀速圆周运动的正是开普勒致力于把他导师————丹麦天文学家第谷连续20年对行星位置精确观测的结果转化为简单的数学公式，对火星运动编制运行表，当开普勒运用行星绕太阳做匀速圆周运动的模型推算出行星轨道后，他计算的火星轨道与第谷的数据之间有8分（角度）误差。开普勒坚信第谷的观测数据是正确的，断然放弃天体做匀速圆周运动的传统观念，于1609年发表了《新天文学》一书阐述了开普勒三大定律

1轨道定律-行星都沿着各自的椭圆轨道运动，太阳在该椭圆的一个焦点上；

2面积定律-运动着的行星和太阳的连线在单位时间内所扫过的面积总是相等的；

3周期定律-各行星公转周期的平方和它们的椭圆轨道长半轴的立方成正比。

但是需要注意的是“开普勒定律”在前牛顿时代充其量不过是经验性的假设 ,并未得到普遍承认,正是牛顿这位巨人继承并发展了开普勒三定律而发现了万有引力定律即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。

牛顿以万有引力定律为基础 ,建立了严密、自洽的天体力学理论体系 ,对长期以来使人们迷惑不解的支配天体运动的原因作出了精确的定量解答.在牛顿以前 ,无论是东方还是西方 ,天与地的区分是根深蒂固的 ,没有任何一项成果能说明天上运动与地上运动服从相同的规律.牛顿把天体运动与地面上物体在重力作用下的运动归结于统一的力学作用 ,从而给“自然圆形运动”“、水晶球天层”、“磁力旋转轮辐”以及“以太旋涡”等关于“动因”的各种臆测划上了句号 ,揭开了人类认识史上极其辉煌的一页.

谢谢大家。