清華大學(xué)物理學(xué)牛頓和經(jīng)典力學(xué)的成熟(編輯修改稿)
2025-02-12 06:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ： 它沿一個(gè)圓軌道繞地球運(yùn)動(dòng)。 速度的改變有三種可能： （ 1） v只改變大小，不改變方向； （ 2） v只改變方向，不改變大??； 圓周運(yùn)動(dòng)： 物體（質(zhì)點(diǎn)）在向心 力的作用下所作的軌跡是 圓周的運(yùn)動(dòng)。 （ 3） v大小方向都改變。 動(dòng)畫(huà) 向心力與向心加速度 ―向心力使物體受到一個(gè)指向中心點(diǎn)的吸引 ” 1. 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力總是指向圓心， 這個(gè)力叫做 向心力 。 3. 向心力來(lái)源 : 重力、彈力、摩擦力等 . 2. 向心加速度：在向心力作用下物體產(chǎn)生的加速度 Rva 2?３ .萬(wàn)有引力定律 221RmmGF ? 任何兩天體（包括物體）之間的引力大小與兩個(gè)天體質(zhì)量的乘積成正比，與兩天體距離的平方成反比 萬(wàn)有引力常數(shù) 兩天體（物體）之間的距離 兩個(gè)物體的質(zhì)量 萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo) 222 4TRRva ???TRv ?2?21222122222112214:4:TRTRTRTRaa ?? ?? 假定行星以速率 繞太陽(yáng)作半徑為 R的勻速圓 周運(yùn)動(dòng)，則該行星必定受到一個(gè)向心力 F的作用。 v32 kRT ?由開(kāi)普勒第三定律（和諧定律）： 321221?????????????????RRTT212221 :: RRaa ?向心加速度的大小與距離的平方成反比 ?引力是一種與距離平方成反比的力 。 引力大小與質(zhì)量的關(guān)系？ 221RmmGF ?? 根據(jù)牛頓第二定律，可知物體所受的萬(wàn)有引力與物體的質(zhì)量成正比。 又由第三定律，力來(lái)自物體與物體間的相互作用，則物體對(duì)地球引力應(yīng)該與地球?qū)ξ矬w的引力相等。 推斷： 任何兩天體間的引力大小與這兩個(gè)天體的質(zhì)量乘積成正比，與天體的距離成反比。 （負(fù)號(hào)表示為吸引力） 4．萬(wàn)有引力常數(shù) G的測(cè)定 牛頓發(fā)表萬(wàn)有引力定律后 100多年，英國(guó)科學(xué)家卡文迪許于 1798 年用扭秤實(shí)驗(yàn)第一個(gè)精確地測(cè)量了萬(wàn)有引力常數(shù) G的數(shù) 值為 : H. Cavendish （ 1731–1810） 卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)裝置 11107 5 ???G N?m2/kg2 旋吊線 懸吊在半空中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的木桿 小鉛球 大鉛球 卡文迪許測(cè)得： 卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)裝置 22 1 1 kgmN 10)6 . 6 7 2 5 9 ( 8 5 ???G 以后近 200年中許多人用相同或不同的方法測(cè)量 G值， 1986年，國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟理事會(huì)科技數(shù)據(jù)委員會(huì) （ CODATA） 推薦的數(shù)值為 : 目前的國(guó)際公認(rèn)值： 22 1 1 kgmN 106 . 6 7 2 6 ???G 在測(cè)得了 G值后 ， 卡文迪許利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 重力加速度 g計(jì)算出了地球的質(zhì)量（ 約 60萬(wàn)億億噸 ），成為第一個(gè)“稱(chēng)”出地球質(zhì)量的人。 在地球上的實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的相互作用力，就可以稱(chēng)出地球的質(zhì)量，這不能不說(shuō)是個(gè)奇跡。然而它的思想基礎(chǔ)和牛頓是一致的，即相信天上人間服從共同的規(guī)律，引力常量的數(shù)值都是一樣的。 實(shí)驗(yàn)的成功，使牛頓萬(wàn)有引力定律更加完美，卡文迪許的扭秤 實(shí)驗(yàn)被 《 物理學(xué)世界 》 評(píng)為歷史上“最美麗”十大物理的實(shí)驗(yàn)之一。 哈雷彗星 海王星 理論預(yù)言的實(shí)踐檢驗(yàn) ——哈雷彗星 和 海王星 的發(fā)現(xiàn) 海王星的發(fā)現(xiàn)是對(duì)牛頓萬(wàn)有引力理論最有力的支持，被譽(yù)為 “ 筆尖上的發(fā)現(xiàn) ” 5．引力理論的成就和意義 萬(wàn)有引力定律深刻地揭示了宇宙萬(wàn)物間所遵循的引力規(guī)律，打破了以前人們頭腦中認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)與地上物體運(yùn)動(dòng)有天壤之別的鴻溝，把天上和人間和諧地統(tǒng)一了起來(lái)。 增加了人類(lèi) “ 自然界規(guī)律是統(tǒng)一 ” 的信念。
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