万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定

PAGE1/NUMPAGES1万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定1．万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定【 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 的认识】一、万有引力定律的发现1．行星受太阳的引力设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力太阳对行星的引力来提供：F=mv2r，由于天文观测难以直接得到行星的速度v，但我们可以得到行星的公转周期T，v=2πrT，代入F=mv2r，得：F=4π2mrT2，根据开普勒第三定律：r3T2=k，即：T2=r3k，代入得：F=4π2mrT2，所以F=4π2kmr2．2．太阳受行星的引力由于行星受太阳的引力满足F∝mr2，根据牛顿第三定律的：太阳受行星的引力F′同样满足F′∝Mr2，结论：太阳与行星间的引力：概括起来有F∝Mmr2，则太阳与行星间的引力大小为：F=GMmr2，由此可得：太阳与行星间的引力与它们的质量和之间的距离有关；G比例系数，与太阳、行星的质量无关；引力F的方向：沿着太阳和行星的连线；公式适用的范围：行星与太阳之间．3．万有引力定律在研究了许多不同物体间遵循同样规律的引力后，牛顿进一步把这个规律推广到自然界中任意两个物体之间，于1687年正式发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了万有引力定律：（1）内容：宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力大小与它们的质量的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比．（2）公式：F=Gm1m2r2，（3）各物理量的含义：①F﹣﹣牛顿（N）；m﹣﹣千克（kg）；②r的含义：较远时可视为质点的两个物体间的距离；较近时质量分布均匀的球体的球心间的距离．其单位为：米（m）；③万有引力恒量：G＝6.67×10﹣11N⋅m2⋅kg﹣2，常见物体间的万有引力我们是难以感觉得到的．（4）对万有引力定律的理解：①普遍性：任何两个物体之间都存在引力（大到天体小到微观粒子），它是自然界的物体间的基本相互作用之一．②相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力，符合牛顿第三定律．万有引力定律公式中的r，其含义是两个质点间的距离．③宏观性：通常情况下，万有引力非常小，只有在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义．在微观世界中，粒子的质量都非常小，粒子间的万有引力很不显著，万有引力可以忽略不计．④万有引力的特殊性：两物体间的万有引力只与他们本身的质量有关，与它们间的距离有关，而与所在空间的性质无关，也与周围有无其他物体无关（质量是引力产生的原因）．⑤重力是万有引力的分力．（5）万有引力定律的意义（1）是17世纪自然科学最伟大的成果之一．它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响．它第一次揭示了自然界中一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑．（2）在科学文化发展史上起到了积极的推动作用，解放了人们的思想，给人们探索自然的奥秘建立了极大的信心，人们有能力理解天地间的各种事物．二、万有引力恒量的测定1．卡文迪许扭秤实验（1）原理：实验示意图主要材料作用及目的原理石英丝扭转由于引力微小，不适用观察金属丝微小的拉伸形变，而选用扭转形变T形架，四个球放大对称平衡T形架保持金属丝竖直不偏，引力矩在同一水平面上，便于计算．四个球有2个力矩，既对称平衡，又使力矩放大2倍．若用L形架和2个球则不能起到上面的一些作用光源直尺平面镜放大当金属丝扭转θ角，使平面镜扭转θ角，反射光线转过2θ角，起到第2次放大作用（2）卡文迪许实验中有哪些科学 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和物理思想？两次放大及等效的思想．实验时把两个质量为m′的大球放在如图所示的位置，它们与小球的距离均为r．如果m受到m′的吸引力，此力就会产生力矩．T形架受到力矩作用而转动一个角度，石英丝发生扭转而产生一个相反的力矩，当两个引力F对T形架的扭转力矩F×L与石英丝对T形架的扭转力矩kθ（θ为石英丝的扭转角度，k为扭转系数，可测出）相等时，T形架处于平稳状态，此时石英丝扭转的角度θ可根据小镜M上的反射光线在弧形刻度尺上移动的距离s求出，由平衡方程可得：F=kθL，所以G=Fr2mm′=kθr2mm′L，（θ=s2R）实验中卡文迪许发现石英丝果真发生了扭转．从而 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 了万有引力的存在．通过多次改变两球的质量，并进行了两次“放大”，其作用是：（ⅰ）尽可能地增大了T形架连接两球的长度L1，使m、m′之间的万有引力能产生较大的力矩，使得石英丝有较大的偏转角度．（ⅱ）尽可能地增大弧形尺与小镜间距离R，使小镜M上的反射光在弧线上移动的距离s较大．测得的数值：G＝6．71×10﹣11N•m2/kg2，与现代公认的值G＝6．671×10﹣11N•m2/kg2非常接近．（3）卡文迪许实验有哪些重要意义？①卡文迪许通过改变质量和距离，证实了万有引力的存在及万有引力定律的正确性．②第一次测出了引力常量，使万有引力定律能进行定量计算，显示出真正的实用价值．③标志着力学实验精密程度的提高，开创了测量弱力的新时代．④卡文迪许实验是物理学上非常著名和重要的实验，学习时要注意了解和体会前人是如何巧妙地将物体间的非常微小的力显现和测量出来的．引力常量G的测定有重要的意义，如果没有G的测定，则万有引力定律只有其理论意义，而无更多的实际意义．正是由于卡文迪许测定了引力常量G，才使得万有引力定律在天文学的发展上起了重要的作用，此实验不仅证明了万有引力的存在，更使得万有引力定律有了真正的实用价值．例如，可以用测定地球表面物体重力加速度的方法测定地球的质量，也正是由于这一应用，使卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”．【命题方向】（1）第一类常考题型是基本知识的掌握：发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　）A．开普勒、卡文迪许B．牛顿、伽利略C．牛顿、卡文迪许D．开普勒、伽利略 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：万有引力定律是牛顿在行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力公式、开普勒第三定律及牛顿第三定律相结合得出的．而式中的引力常量是由卡文迪许通过实验来测量出来的．解答：发现万有引力定律科学家是牛顿，而测出引力常量的科学家是卡文迪许．故选：C点评：当卡文迪许通过实验测量出引力常量后，使得万有引力定律的适用性更广泛．（2）第二类常考题型是对万有引力定律的理解：对于万有引力定律的表达式F＝Gm1m2r2，下列说法中正确的是（　　）A．公式中G为引力常量，它是由实验测得的，没有单位B．当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C．m1与m2受到的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关D．m1与m2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力分析：万有引力定律是在行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力公式、开普勒第三定律及牛顿第三定律相结合得出的．解：A、公式中G为引力常量，它是由卡文迪许实验测得的，单位是N⋅m2Kg2，故A不正确；B、式中r是两一定质量的物体间的距离，即使间距为零，但物体仍有大小，所以r达不到零，万有引力也不会趋近于无穷大，故B不正确；C、m1与m2受到的引力总是大小相等的，但与m1、m2是否相等无关，与m1、m2质量的乘积有关，故C正确；D、m1与m2受到的引力总是大小相等、方向相反的．涉及到两个物体，属于作用力与反作用力，故D不正确；故选C．点评：万有引力定律表达式不是数学公式，各量均有一定的涵义．同时突出作用力与反作用力、平衡力两者的区别．