称量地球质量的人:卡文迪什及万有引力常量的测定——"最美丽"的十大物理实验之二

在牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中,第一次提出了万有引力定律.牛顿用这个定律成功地解释了月球的运动,说明了木星的卫星和太阳系行星的运动与月球绕地球的运动都是同一类型的运动,并且他对行星运动的解释与大量天文学观测的数据相符;他用太阳和月球对海洋的万有引力解释了海洋的潮汐;他证明了彗星的轨道是扁长椭圆或抛物线.     

引力场中的g和v

类比是人类认识事物的一种基本思维方法。它既不同于从一般推导到个别的演绎法,又不同于从个别推导到一般的归纳法,它是属于从特殊到特殊,从个别到个别的推理,在物理教学中占有极其重要的地位。本文通过对静电力和引力的类比,引入描述引力场的育关物理量以及高斯定理。 比较库仑定律和万有引力定律的数学表达式,发现它们具有惊人的相似之处:它们都服从平方反比定律,库仑定律中的q和万有引力定律中的m相当,库仑定律中的1/4πε和万有引力定律中的G相当,但它们也有各自的特殊性:万有引力总是引力,库仑力却可以是引力,也可以是斥力;还有库仑力存在于两带电体之间,而万有引力存在于任何两物体之间,我们可以将有关静电场的知识结构、研究方法移植于引力场中,如用场强研究力的性质,用势的概念研究场能的变化,用力线形象地描绘场,用高斯定理简便地计算空间各点的场强等。 类似于静电场,任何物体在其周围的空间激发了一个“引力场”,并对处在其中的任何物体有力的作用,     

万有引力的发现过程

万有引力发现与建立,经历了猜测—定性假设—定量研究阶段.牛顿在亚里士多德、开普勒、胡克、哈雷、雷恩等前人研究的基础上,凭借他超凡的理论和数学能力,总结得到这一定律.当人们学习万有引力定律并了解这一发现过程时,会对后来学习者有重要的引导和启迪作用.     

高考物理中的动力学问题归类和解析

 牛顿运动三定律和万有引力定律,被世人称为经典力学的四大定律。高中物理动力学问题以牛顿定律和万有引力定律为核心(见图1),将物体的受力分析和对物体运动性质的分析有机地结合在一起,充分体现了知识与技能、过程与方法的融合。牛顿运动定律贯串于整个高中物理教学,它以知识综合性强、能力要求高而一直成为高考命题的热点,是历届高考试题中用来鉴别考生能力的重要内容之一,近10年来再现率为100%。图1高中物理动力学知识结构动力学的任务是回答物体做各种不同运动的原因,即解决运动和力的关系。具体来说,需要处理两类基本问题:第一类是已知物体的受力情况,要求确定物体的运动情况。     

用超导电技术测量重力

一、重力测量的历史和超导电 技术的应用 1590年,意大利物理学家伽里略在比萨斜塔上的实验,证明了物体下落速度与它的质量无关.后来,牛顿提出了万有引力定律.于是,形成了重力的完整概念──重力就是地球对单位质量的物体的引力和该物体随地球旋转的离心力的合力.根据牛顿第二定律,重力是质量与重力加速度的乘积.力的单位──克·厘米/秒2,在物理学中称为达因,而重力加速度g是单位质量所受的重力,它的单位是1厘米/秒2,称为伽(gal).长期以来,围绕着对重力的测量和研究,不少人为之付出了艰苦的努力.因此,重力仪就成为人们认识地球,发展科学的重…     

浅议物理教学中的平方反比问题

万有引力定律与库仑定律都是中学物理教学的重点,也是教学的难点.在这些内容的学习中,有一个问题总会引起学生的困惑,即为什么与距离的平方成反比.在教学中引导学生怎样认识这二个定律的建立过程是很重要的.     

万有引力与向心力公式中r的不同含义

万有引力定律是牛顿在1687年于<自然哲学的数学原理>上发表的.牛顿的普适万有引力定律表示如下: 任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引.该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关.     

万有引力理论的实验检验

牛顿(1642～1727)发现万有引力定律的曲折历程和传奇故事多见于教学参考资料,但对于牛顿发现万有引力定律到世人公认定律的一段曲折历史却少见叙述,笔者查阅了有关文献,特撰文对此作一个补遗.……     

牛顿的苹果 真的？假的？

<正>牛顿被苹果砸中脑袋而发现了万有引力定律,是我们小时候最熟悉的故事之一,但如今它的真实性却受到一些人的质疑。他真的是发现万有引力第一人吗?一起来看看牛顿和苹果的不解之缘。故事是假的吗?牛顿与苹果的故事(图1)大家耳熟能详。英国纪念牛顿《自然哲学的数学原理》300周年文集的封面用的就是一个苹果。牛顿家乡的苹     

新课程背景下指导学生课外科学探究的实践——以Excel辅助探究行星的运动为例

新课标提倡学生应该具有信息收集和处理能力,有将物理知识应用于生活和生产实际的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题[1].就如何落实新课标的该点要求,我们在教学过程中做了有益的探索.在讲授人教版高中《物理·必修2》第六章第4节"万有引力理论的成就"一节后,笔者给学生布置了一个任务,提出一种方法检验万有引力定律,     

万有引力问题中的两个常见误解

万有引力定律是高中力学部分的一个重要知识点.涉及万有引力的问题常常能激发学生探求科学真理的欲望;然而对问题认识得不全面,常常会使学生产生种种误解.下面笔者就剖析两个常见的错误认识.     

基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化

运动、力、动量、能量是大学物理教学最基本且重要的内容.在牛顿力学中,如果已知初始条件,对于有序系统可以预测其未来的运动状态,牛顿力学在天文学上的处理是最成功的.本文基于万有引力定律和动量定理,借助计算机软件VPython模拟天体的运动过程,例如卫星、月球绕地球的运动,火星绕太阳的运动,卫星绕双星系统的运动,直观地显示了天体运动轨迹,使天体运动过程实现了可视化.教学实践表明基于VPython的天体轨道运动模拟与可视化,可以使学生更好地理解并灵活运用牛顿运动定律和动量定理,是对经典物理教学内容的有益补充.     

辨析重力与万有引力的关系

重力,是学生在学习高中物理受力分析中是最常用到的一个力.然而很多人对重力的概念却存在着模糊甚至是错误的理解.在学习万有引力一章时.大多数教师都会这样叙述:"地面上的物体,地球施与的万有引力的一个分力提供向心力,万有引力的另一个分力就是重力."我们知道,力是按照效果分解的,一个分力提供向心力,向心力是效果力,那么重力的效果是什么呢?本文将辨析重力与万有引力的关系.     

关于万有引力定律的发现年代问题

关于引力平方反比定律和万有引力定律的发现过程和年代问题,自牛顿逝世以来,在学术界长期存在着分歧和争论.据笔者对有关的牛顿论著、书信和资料的分析与考证,认为有必要提出一些看法,供有关工作者参考. 一、区分几个有关的基本概念 笔者认为,长期以来在这个发现年代问题上之所     

库仑定律建立的历史回顾

库仑定律是电学史上的第一个定量定律，它的建立是科学家集体智慧的结晶，科学家将电力与万有引力相类比，从而得出了平方反比定律，并在实验研究的基础上，建立了库仑定律，在此过程中，类比方法起到了非常重要的作用。     

牛顿万有引力定律的建立

万有引力定律的建立是牛顿“从运动现象研究自然力”的一个最辉煌的范例．本文将依据牛顿在各个时期写的手稿与论著，探讨牛顿论证的特色以及牛顿引力思想的发展过程．     

万有引力定律建立的历史

一、引言关于万有引力定律的发現,流行这样一种說法:牛頓是在看到苹果墜地現象的影响下发現万有引力定律的。这个說法是有其来源的。牛頓的姪婿斯朵克利博士(Dr.stukeley)在回忆中說道:“有一次,我在伦敦,到牛頓家吃中飯。飯后天气炎热,我們便移座到花园,在几棵苹果树蔭下用茶。在座的只有我們两人。此时,依     

关于牛顿运动基本三定律的发现过程和年代问题

关于牛顿运动基本三定律的发现过程和年代问题,多年来,一直存在着各式各样的说法.有的认为运动第一、二定律是伽利略发现的,牛顿只不过是抄袭和“搞拿来主义”.有的认为运动三定律是牛顿在1665—1666年间发现的.牛顿自己则在不同的时间也有不同的说法.总之。与引力平方反比定律和万有引力定律之发现相似,众说不一,看法很多,长期以来存在争论.笔者在对牛顿有关论著、书信和资料分析与考证后,认为有必要提出以下一些看法,供有关工作者参考. 一、区分几个有关的基本概念 笔者认为,长期以来在这个问题上所以引起争论,主要原因是未能很好区分以下…     

重视典型事例的理论内涵 优化高中物理课堂教学——关于平抛运动在力学教学中应有地位的几点思考

科学理论的建立过程往往是人们对典型事例进行科学的观察、分析和归纳,再创造性地提出解释并对解释加以验证的过程.万有引力定律的建立过程就是其中一例,我们可以将该定律的建立过程大致划分成三个阶段:     

潮汐现象的力学分析

 月球对海水的引力是造成潮汐的主要原因,太阳的引力也起一定的作用。我国自古就有“昼涨称潮,夜涨称汐”的说法。潮汐现象的特点是每昼夜有两次高潮。所以,在同一时刻,围绕地球的海平面总有两个突起部分,在理想的情况下它们分别出现在地表离月球最近和最远的地方。如果仅把潮汐看成是月球引力造成的,那么在离月球最近的地方海水隆起,是可以理解的,为什么离月球最远的地方海水也隆起呢?如果说潮汐是万有引力引起的,潮汐力在大小就应该与质量成正比,与距离平方成反比。