【物理課件】萬(wàn)有引力定律課件

萬(wàn)有引力定律萬(wàn)有引力定律是物理學(xué)中最基本、最重要的定律之一。它描述了宇宙中所有物體之間相互吸引的力，并解釋了天體運(yùn)動(dòng)、潮汐現(xiàn)象等一系列自然現(xiàn)象。萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)牛頓的貢獻(xiàn)英國(guó)物理學(xué)家艾薩克·牛頓于17世紀(jì)后期發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。他通過(guò)觀察蘋(píng)果落地、月球繞地球運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象，總結(jié)出了萬(wàn)有引力定律。科學(xué)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)是人類(lèi)科學(xué)史上的一次重大突破，它為理解宇宙的奧秘打開(kāi)了大門(mén)。亞里士多德的觀點(diǎn)物體下落亞里士多德認(rèn)為物體下落的速度與其重量成正比。他認(rèn)為重的物體比輕的物體下落得更快。錯(cuò)誤觀點(diǎn)亞里士多德的觀點(diǎn)后來(lái)被證明是錯(cuò)誤的，但它在當(dāng)時(shí)影響深遠(yuǎn)，并統(tǒng)治了物理學(xué)界近2000年。開(kāi)普勒的三大定律1第一定律行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓形，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。2第二定律行星與太陽(yáng)連線(xiàn)在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等。即行星運(yùn)動(dòng)速度快慢與它到太陽(yáng)的距離有關(guān)。3第三定律行星繞太陽(yáng)運(yùn)行周期的平方與軌道半長(zhǎng)軸的立方成正比。這表明行星的運(yùn)動(dòng)周期與其軌道大小有關(guān)。牛頓的三大定律牛頓第一定律慣性定律：任何物體在不受外力作用時(shí)，將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)定律：物體的加速度與所受合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。牛頓第三定律作用力與反作用力定律：兩個(gè)物體之間相互作用時(shí)，彼此施加的力大小相等，方向相反。萬(wàn)有引力常數(shù)的確定1卡文迪許實(shí)驗(yàn)2扭秤卡文迪許利用扭秤測(cè)量了兩個(gè)鉛球之間的微弱引力，并最終計(jì)算出了萬(wàn)有引力常數(shù)。3萬(wàn)有引力常數(shù)萬(wàn)有引力常數(shù)是一個(gè)非常小的常數(shù)，它表明萬(wàn)有引力是宇宙中最弱的力之一。萬(wàn)有引力定律的表達(dá)式1公式2力F=Gm1m2/r^23G萬(wàn)有引力常數(shù)4m1、m2兩個(gè)物體的質(zhì)量5r兩個(gè)物體之間的距離萬(wàn)有引力作用的特點(diǎn)1相互吸引宇宙中所有物體之間都存在相互吸引的引力。2與質(zhì)量成正比引力的大小與兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比。3與距離平方成反比引力的大小與兩個(gè)物體之間的距離平方成反比。4永遠(yuǎn)存在萬(wàn)有引力永遠(yuǎn)存在，不會(huì)消失，即使物體之間距離很遠(yuǎn)。萬(wàn)有引力場(chǎng)引力場(chǎng)萬(wàn)有引力場(chǎng)是物體周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)，它可以影響其他物體，使它們發(fā)生運(yùn)動(dòng)。場(chǎng)強(qiáng)引力場(chǎng)強(qiáng)弱取決于物體的質(zhì)量，質(zhì)量越大，引力場(chǎng)越強(qiáng)。質(zhì)量和重量的區(qū)別質(zhì)量質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少，它是一個(gè)標(biāo)量，不隨位置變化。重量重量是物體受到地球引力作用的力的大小，它是一個(gè)矢量，隨位置變化。自由落體運(yùn)動(dòng)自由落體物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為自由落體運(yùn)動(dòng)。加速度自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度稱(chēng)為重力加速度，它是一個(gè)常數(shù)，約為9.8m/s^2。地球和月球的引力關(guān)系月球繞地球月球繞地球運(yùn)行是因?yàn)榈厍驅(qū)υ虑虻囊ψ饔?。潮汐現(xiàn)象地球?qū)υ虑虻囊σ苍斐闪说厍蛏系某毕F(xiàn)象，海水受到月球引力的作用而發(fā)生漲落。行星的引力運(yùn)動(dòng)1軌道行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道不是完美的圓形，而是橢圓形，這是因?yàn)樘?yáng)對(duì)行星的引力作用導(dǎo)致的。2速度行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的速度并非恒定，它在近日點(diǎn)時(shí)速度最快，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)速度最慢。3周期行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期與其軌道半長(zhǎng)軸有關(guān)，軌道半長(zhǎng)軸越大，運(yùn)行周期越長(zhǎng)。潮汐現(xiàn)象的形成月球引力月球?qū)Φ厍蛏喜煌恢玫暮Ｋ┘硬煌囊?，使得面向月球的一?cè)海水被拉起，形成漲潮。地球自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)使得漲潮現(xiàn)象在地球表面移動(dòng)，形成潮汐。太陽(yáng)引力太陽(yáng)也對(duì)地球上的海水施加引力，但由于距離較遠(yuǎn)，其影響遠(yuǎn)不如月球的引力。引力對(duì)生活的影響蘋(píng)果落地我們每天都能感受到地球引力的作用，比如蘋(píng)果會(huì)從樹(shù)上落下，水會(huì)從高處流向低處。跳躍當(dāng)我們跳躍時(shí)，我們會(huì)感受到地球引力的作用，最終會(huì)回到地面。人造衛(wèi)星的工作原理軌道運(yùn)動(dòng)人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行是因?yàn)榈厍驅(qū)πl(wèi)星的引力作用。衛(wèi)星的軌道速度需要足夠大，才能克服地球的引力作用。應(yīng)用人造衛(wèi)星應(yīng)用廣泛，如通信、導(dǎo)航、遙感等領(lǐng)域。引力透鏡效應(yīng)光線(xiàn)彎曲巨大的質(zhì)量會(huì)使周?chē)鷷r(shí)空發(fā)生彎曲，導(dǎo)致光線(xiàn)發(fā)生彎曲，就像透鏡一樣，這就是引力透鏡效應(yīng)。宇宙探測(cè)引力透鏡效應(yīng)可以幫助我們探測(cè)宇宙中暗物質(zhì)、黑洞等不可見(jiàn)物體。引力波的發(fā)現(xiàn)引力波引力波是時(shí)空彎曲的波動(dòng)，它是由加速的質(zhì)量產(chǎn)生的。發(fā)現(xiàn)2015年，人類(lèi)首次直接探測(cè)到了引力波，這證實(shí)了愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)言，并開(kāi)辟了天文學(xué)研究的新領(lǐng)域。黑洞的引力特性強(qiáng)引力黑洞具有極其強(qiáng)大的引力，任何物質(zhì)，包括光，都無(wú)法逃脫黑洞的引力。奇點(diǎn)黑洞的中心是一個(gè)密度無(wú)限大、體積無(wú)限小的奇點(diǎn)，在那里，所有的物理定律都失效。暗物質(zhì)和暗能量1暗物質(zhì)暗物質(zhì)是一種無(wú)法直接觀測(cè)的物質(zhì)，它不與光發(fā)生相互作用，但會(huì)通過(guò)引力影響周?chē)奈镔|(zhì)。2暗能量暗能量是一種未知的能量，它被認(rèn)為是宇宙加速膨脹的主要原因。宇宙大爆炸理論宇宙起源宇宙大爆炸理論認(rèn)為，宇宙起源于一個(gè)密度無(wú)限大、溫度無(wú)限高的奇點(diǎn)，在發(fā)生大爆炸后，宇宙開(kāi)始膨脹，并逐漸演化成現(xiàn)在的狀態(tài)。宇宙膨脹宇宙大爆炸理論得到了大量的觀測(cè)證據(jù)支持，例如宇宙微波背景輻射，它被認(rèn)為是大爆炸的余暉。引力對(duì)未來(lái)科技的影響引力波探測(cè)引力波探測(cè)技術(shù)可以用于探測(cè)宇宙中更遙遠(yuǎn)、更強(qiáng)大的天體，比如超新星爆發(fā)、中子星合并等。星際航行未來(lái)，我們可能會(huì)利用引力場(chǎng)來(lái)加速宇宙飛船，實(shí)現(xiàn)星際航行。引力理論的局限性微觀尺度萬(wàn)有引力定律在微觀尺度上并不適用，例如在原子核內(nèi)部，引力作用遠(yuǎn)小于強(qiáng)相互作用和弱相互作用。黑洞奇點(diǎn)在黑洞奇點(diǎn)，萬(wàn)有引力定律失效，需要更高級(jí)的理論來(lái)解釋黑洞的性質(zhì)。引力理論發(fā)展的歷程牛頓牛頓的萬(wàn)有引力定律解釋了天體運(yùn)動(dòng)，但它無(wú)法解釋一些現(xiàn)象，例如水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)。愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論對(duì)萬(wàn)有引力理論進(jìn)行了修正，它認(rèn)為引力是時(shí)空彎曲造成的，并解釋了水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)等現(xiàn)象。愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論時(shí)空彎曲廣義相對(duì)論認(rèn)為，引力并不是一種力，而是時(shí)空彎曲造成的。引力波廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在，并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。量子引力理論的探討量子力學(xué)量子力學(xué)描述了微觀世界的規(guī)律，而廣義相對(duì)論描述了宏觀世界的規(guī)律。量子引力量子引力理論試圖將量子力學(xué)和廣義相對(duì)論統(tǒng)一起來(lái)，以解釋宇宙的起源和演化。未來(lái)引力理論的展望1量子引力量子引力理論的建立將是物理學(xué)的一項(xiàng)重大突破，它將幫助我們理解宇宙的奧秘，例如黑洞的性質(zhì)、宇宙的起源等。2新物理未來(lái)，我們可能還會(huì)發(fā)現(xiàn)新的物理理論，對(duì)引力理論進(jìn)行更深入的理解和修正。萬(wàn)有引力定律在生活中的應(yīng)用導(dǎo)航系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)（GPS）利用人造衛(wèi)星來(lái)確定用戶(hù)的位置，它依賴(lài)于萬(wàn)有引力定律?；鸺l(fā)射火箭發(fā)射時(shí)，需要克服地球的引力，這需要運(yùn)用萬(wàn)有引力定律進(jìn)行計(jì)算。引力定律與科技發(fā)展科技發(fā)展萬(wàn)有引力定律促進(jìn)了天文學(xué)、物理學(xué)、航空航天等領(lǐng)域的科技發(fā)展。未來(lái)科技萬(wàn)有引力定律將繼續(xù)推動(dòng)科技進(jìn)步，例如引力波探測(cè)、星際航行等領(lǐng)域。引力理論研究的