
蘋果落地、高處物體落地、月亮繞地旋轉(zhuǎn)……這些現(xiàn)象引起了牛頓的沉思。 如果你是牛頓,你會提出哪些物理問題?怎樣解釋?
一、萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)
牛頓的思考:(1)地球表面的重力是否能延伸到月亮軌道?(2)將物體水平拋出,速度越大,拋射越遠(yuǎn),當(dāng)速度大到一定值,物體會落向哪里?
牛頓的猜想: 蘋果與月亮受到的引力可能是同一種力! 這種力可能都遵從與距離平方成反比的關(guān)系。
【討論】根據(jù)下列是當(dāng)時可以測量的數(shù)據(jù),如何證明月亮受力滿足“平方反比”的關(guān)系? 地表重力加速度:g = 9.8m/s2 地球半徑: R = 6400×103m 月亮周期: T = 27.3天≈2.36×106s 月亮軌道半徑: r ≈ 60R
二、萬有引力定律內(nèi)容: 自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。
G為引力常量,r為兩物體的中心距離。
三、萬有引力定律的驗(yàn)證1、哈雷彗星回歸預(yù)測
1682 年8 月出現(xiàn) 1758 年12 月25 日晚回歸
2、引力常量的測量——扭秤實(shí)驗(yàn)【思考】對于一個十分微小的物理量該采用什么方法測量?(1)實(shí)驗(yàn)原理: 科學(xué)方法——放大法
(2)實(shí)驗(yàn)觀察……(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) G值為6.67×10-11 Nm2/kg2 G值的物理含義: 兩個質(zhì)量為1kg的物體相距1m時,它們之間萬有引力為6.67×10-11 N【生活實(shí)例】 兩個質(zhì)量為50kg的同學(xué)相距0.5m時相互吸引力多大?
(4)卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)的意義①證明了萬有引力的存在,使萬有引力定律進(jìn)入了真正實(shí)用的時代;②開創(chuàng)了微小量測量的先河,使科學(xué)放大思想得到推廣;③卡文迪許被稱為“第一個稱量地球質(zhì)量的人”!
四、學(xué)習(xí)思考【討論】(1)縱觀萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程,你覺得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一般過程是什么?你能概括一下嗎? (2)從卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)中你受到了哪些啟發(fā)?請說說你的感受。
牛頓的贈言: 我不知道世人對我的看法怎樣,但是在我看來,我不過是一個在海濱玩耍的孩子,為時而發(fā)現(xiàn)一塊比平常光滑的石子或美麗的貝殼而感到高興;但那浩瀚的真理之海洋,卻還在我的面前未曾發(fā)現(xiàn)呢?
1.關(guān)于萬有引力,下列說法中正確得是:( )A. 萬有引力只有在天體之間才體現(xiàn)出來B.一個蘋果由于其質(zhì)量很小,它受到地球的萬有引力幾乎可以忽略C. 地球?qū)θ嗽煨l(wèi)星的萬有引力遠(yuǎn)大于衛(wèi)星對地球的萬有力D.地球表面的大氣層是因?yàn)槿f有引力的約束而存在于地球表面附近
2. 要使兩物體間的萬有引力減小到原來的1/4,下列辦法可采用的是( ) A. 使兩個物體質(zhì)量各減小一半,距離不變 B. 使其中一個物體的質(zhì)量減小到原來的1/4,距離不變 C. 使兩物體的距離增為原來的2倍,質(zhì)量不變 D. 距離和兩物體質(zhì)量都減小為原來的1/4
3. 操場兩邊放著半徑為r1、r2,質(zhì)量分別為m1、m2的籃球和足球,兩者的直線間距為r,這兩球間的萬有引力大小為( ) A. B. C. D.無法判斷
4. 地球的半徑為R,地球表面處物體所受的重力為mg,近似等于物體所受的萬有引力。關(guān)于物體在下列位置所受萬有引力大小的說法中,正確的是( ) A.離地面高度 R 處為4mg B.離地面高度 R 處為 C.離地面高度 2R 處為 D.離地面高度 處為4mg
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