課程內容:
《萬有引力定律》
復習:通過上節的分析我們已經知道太陽與行星間的作用力的規律,可以完全解釋行星的運動了,但是還可以進一步設想:既然是行星與太陽之間的力使得行星不能飛離太陽,那么是什么力使得地面的物體不能離開地球,總要落回地面呢?
還有即使在最高的建筑物上和最高的山頂上,都不會發現重力有明顯的減弱,那么這個力必定延伸到遠得多的地方。它會不會作用到月球上?也就是說,拉住月球使它圍繞地球運動的力,與蘋果下落的力,以及地球、眾行星與太陽之間的力也許真的是同一種力,遵循相同的規律?
蘋果落地:根據牛頓的朋友對他晚年生活的回憶,當牛頓思考月亮繞地球轉的原因時,蘋果的偶然落地引起了他的遐想。
計算結果與我們預期相符的甚佳。這表明,地面物體所受的地球引力、月球所受的地球引力、與太陽行星間的引力是同一性質的力,真的遵從相同的規律。
那么,為什么同是受引力作用,表現出的現象卻是一個是蘋果落地,一個是月亮圍繞地球轉動呢?月亮為什么不會象蘋果那樣落向地面呢?為了說明在重力作用下,為什么月亮不會落向地面而圍繞地球做圓周運動,牛頓給我們做了一個理想實驗來說明這一問題。
牛頓曾經設想過:從高山上跑出的物體,速度一次比一次大,落地點也就一次比一次遠。如果速度足夠大,物體就不再落回地面,它將繞地球運動,稱為人造衛星。
我們的思想還可以更解放。既然行星與太陽之間、地球與月球之間,以及地球與地面物體之間都有這樣的吸引力,是不是任意兩個物體之間都有這樣的力呢?很可能有,只是由于身邊物體的質量比天體的質量小得多,不易覺察罷了。于是我們大膽的吧以上結論推廣到宇宙中一切物體之間,這就是著名的萬有引力定律。
一、定律內容
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量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。
二、表達式
1.m1、m2是兩個物體的質量,單位kg
2.r是兩個物體間的距離,單位m
對于相距很遠可看做質點的物體,指質點間的距離
3.G為常量,叫引力常量
G=6.67×10-11 N·m2/kg2
在數值上等于兩個質量為1kg的物體相距1m時的相互作用力。
(2)如果是地球月球等球體,牛頓用微積分的方法證明,這個距離就是球心間的距離。(當兩物體是質量分布均勻的球體時,式中r指兩球心間的距離。)
萬有引力的特征:
(1)普遍性:普遍存在于宇宙中的任何有質量的物體間的吸引力。是自然界的基本相互作用之一。
(2)相互性:兩個物體相互作用的引力是一對作用力和反作用力,符合牛頓第三定律。
(3)宏觀性:通常情況下,萬有引力非常小,只有在質量巨大的天體間或天體與物體間它的存在才有宏觀的實際意義。
張老師
女,中教高級職稱
張艷,具有扎實的專業功底,腳踏實地的工作作風,以學生為本的教學理念,其教學風格受到歷屆學生的好評。