1、第六章第六章 万有引力定律万有引力定律第二节第二节 万有引力定律的发现万有引力定律的发现为什么宇宙天体会作如为什么宇宙天体会作如此这般运动呢？此这般运动呢？为什么宇宙中的天体会作开普为什么宇宙中的天体会作开普勒定律所描述的那样运动呢？勒定律所描述的那样运动呢？3、法国物理学家笛卡尔：行星周围有旋转的、法国物理学家笛卡尔：行星周围有旋转的物质物质“以太以太”作用在行星上的缘故。作用在行星上的缘故。1 1、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致行星作圆周运动。趋势导致行星作圆周运动。2 2、开普勒：是因为受到类似磁力的作用。、开普勒：是因为受到类似磁力的
2、作用。4 4、胡克和哈雷两位科学家进一步认识到：是、胡克和哈雷两位科学家进一步认识到：是太阳对行星的吸引力，并证明里这种引力的大小太阳对行星的吸引力，并证明里这种引力的大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比。跟行星到太阳的距离的二次方成反比。牛顿的贡献牛顿的贡献一、万有引力定律一、万有引力定律221rmmGF G=6.6710-11N.m2/kg2 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。跟它们的距离的二次方成反比。二、卡文迪许（英国实验物理学家）扭秤实
3、验二、卡文迪许（英国实验物理学家）扭秤实验rr平面镜平面镜ABMMmmFF金属丝金属丝利用金属丝的扭转形变使利用金属丝的扭转形变使M M、m m之间的引之间的引力效果较易显示出来，通过两次光线的反射力效果较易显示出来，通过两次光线的反射得到扭转力矩的大小，从而求出引力系数。得到扭转力矩的大小，从而求出引力系数。三、关于万有引力定律的讨论三、关于万有引力定律的讨论1 1、只要有质量的物体之间，均有万有引力作用的、只要有质量的物体之间，均有万有引力作用的存在，但只有在两者质量达到足够大时才能显现存在，但只有在两者质量达到足够大时才能显现出一定作用效果。出一定作用效果。普遍性普遍性2 2、这种力只表
4、现出引力之特性，不会表现出斥、这种力只表现出引力之特性，不会表现出斥力。力。特殊性特殊性3 3、公式严格来讲只适应于两质点之间引力大小、公式严格来讲只适应于两质点之间引力大小的计算，对于质量分布均匀的球体，公式中的的计算，对于质量分布均匀的球体，公式中的r r是它们球心之间的距离。是它们球心之间的距离。221rmmGF 四、万有引力和重力四、万有引力和重力 在地球上，物体的重力实际上是万有引在地球上，物体的重力实际上是万有引力的一个分力。力的一个分力。F向心向心F F引力引力G G重力重力三力三力合成的矢量表达式：合成的矢量表达式：重力向心力万有引力GFF在在赤道附近，重力最小，赤道附近，重力
5、最小，在两极附近，重力最大。在两极附近，重力最大。在在同一纬度，重力随同一纬度，重力随着海拔的增高而减小。着海拔的增高而减小。地球地球五、万有引力定律发现的历史意义五、万有引力定律发现的历史意义 万有引力定律的发现，是万有引力定律的发现，是17 17世纪自然科学最世纪自然科学最伟大的成就之一，它把地面上物体运动的规律和伟大的成就之一，它把地面上物体运动的规律和天体运动规律统一了起来，对以后的物理学和天天体运动规律统一了起来，对以后的物理学和天文学的发展具有深远的影响，它第一次揭示了自文学的发展具有深远的影响，它第一次揭示了自然界中一种基本的相互作用，在人类认识自然的然界中一种基本的相互作用，在
6、人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。同时，万有引力定律历史上树立了一座里程碑。同时，万有引力定律的发现，在文化发展史上也有重要意义，在牛顿的发现，在文化发展史上也有重要意义，在牛顿时代以前，人们认为天体的运动隐藏着不可认识时代以前，人们认为天体的运动隐藏着不可认识的规律，牛顿的发现对打破宗教神学对人类意识的规律，牛顿的发现对打破宗教神学对人类意识形态的控制起到了重要作用。形态的控制起到了重要作用。万有引力定律的简单应用万有引力定律的简单应用1 1、目前人类正在深入研究地心的物质结构，若、目前人类正在深入研究地心的物质结构，若从地面挖一口直通地心的小井，将一个小球从从地面挖一口直通地心的小井，
7、将一个小球从井口自由下落，不计其它阻力，下列有关小球井口自由下落，不计其它阻力，下列有关小球的运动的说法，正确的是：的运动的说法，正确的是：（）（设地球为密度均衡的球体）（设地球为密度均衡的球体）A A、小球做匀加速下落。小球做匀加速下落。B B、小球做加速运动，但加速度减小。小球做加速运动，但加速度减小。C C、小球先加速下落，后减速下落。小球先加速下落，后减速下落。D D、小球的加速度增大，速度也增大。小球的加速度增大，速度也增大。2 2、A A、B B两天体的质量之比为两天体的质量之比为1 1：8181，而空间探测器经过两天体连线上的而空间探测器经过两天体连线上的P P点处受点处受到的两
8、天体的引力大小相等，则，到的两天体的引力大小相等，则，P P点到点到A A、B B两天体中心的距离之比为：两天体中心的距离之比为：（）A A、1 1：27 B27 B、1 1：9 9 C C、1 1：3 D3 D、9 9：1 1 3 3、月球质量是地球质量的、月球质量是地球质量的1/811/81，月球半径是，月球半径是地球半径的地球半径的1/3.81/3.8，在距月球表面，在距月球表面1414m m高处高处,有一质有一质量量m=60kgm=60kg的物体自由下落。的物体自由下落。（1 1）、它落到月球表面需要多少时间）、它落到月球表面需要多少时间（2 2）、它在月球上的重力和质量跟在地球上是否
9、）、它在月球上的重力和质量跟在地球上是否相同？各是多少？相同？各是多少？4 4、全球电视实况转播的传送要靠同步卫、全球电视实况转播的传送要靠同步卫星，同步卫星的特点是运行周期与地球自转星，同步卫星的特点是运行周期与地球自转的周期相同，如果把它放置在地球赤道平面的周期相同，如果把它放置在地球赤道平面中的轨道上，这种卫星将始终位于地面某一中的轨道上，这种卫星将始终位于地面某一点的上空，一组三颗同步卫星排成一个正三点的上空，一组三颗同步卫星排成一个正三角形，就可以构成一个全球通讯系统基地，角形，就可以构成一个全球通讯系统基地，几乎覆盖地球上全部人类居住地区，只有两几乎覆盖地球上全部人类居住地区，只有两极附近较小地区为盲区，试推导计算同步卫极附近较小地区为盲区，试推导计算同步卫星的高度和速度的式子，设地球的质量用星的高度和速度的式子，设地球的质量用M M表表示，地球自转的角速度用示，地球自转的角速度用表示。表示。
