四、牛顿的引力定律 - Z-HOMEnet.PPT

* 引言 人类认识引力的简史 一 、古中国人 轻浮天，重凝地 混沌初开， 乾坤始奠， 气之轻清上浮者为天， 气之重浊下凝者为地。 （《幼学琼林》卷一，天文） 公元前384年， 亚里斯多德，希腊。 二、亚里斯多德 物体下落，重快轻慢。 亚里斯多德认为 较重物体的下坠速度会比较轻物体的快， 这个错误观点,到十六世纪， 意大利科学家伽利略从比萨斜塔上 掷下两个不同重量圆球的实验中才被推翻。 伽利略（Galileo Galilei，1564-1642） 三、伽利略 不论轻重，一同下落。 重演原子“比萨斜塔实验” 　　１９９７年斯坦福大学美籍华人物理学家朱棣文教授领导的 一个小组，通过“坠落”原子而精确测算出了单个原子所受的重力 加速度，并发现这一重力加速度与由数十亿原子组成的宏观尺度 物体所受重力加速度相同。这一结果被物理学界视为意大利学者 伽利略著名的“比萨斜塔实验”的现代翻版。　　　　据传，伽利略曾于１５９０年在意大利比萨斜塔上将两个重 量不等的球自塔顶垂直自由落下，结果两球同时着地。该实验一 举推翻古希腊学者亚里士多德提出的重量不同物体下落速度也不 同的定理。而朱棣文等在新研究中利用基于光学干涉原理的重力 计，对做自由落体运动的玻璃管进行了重力加速度的测量，并将 其与在同一实验室中利用原子干涉仪测量出的单个原子所受重力 加速度进行了比较，结果发现两者几乎没有区别。　　　　朱棣文教授等在英国《自然》杂志上撰文介绍说，他们利用 原子干涉技术，对单个原子所受重力加速度进行了迄今最精确的 测量，进而得出了上述研究结论。　　　　朱棣文等此次实验的测量精度达到了十亿分之三，比此前的 测量精度提高１００万倍。　　 伽利略（1564—1642）—意大利物理学家、天文学家、数学家。伽利略可能比任何其他的人更有资格称为近代科学的奠基人。其与天主教会名闻遐迩的冲突是他哲学的中心事件。这是因为伽利略是作如下论断最早的人之一：人类有望理解世界是怎样运行的，而且我们还能通过观察现实世界来做到这一点。伽利略很早就相信哥白尼理论（即行星绕太阳公转），但只有当他发现了证据来支持这一学说时，才公开表示支持。他用意大利文写有关哥白尼理论的文章（没有用普通的学院式拉丁文） ，并且他的观点很快就广泛地得到大学界之外的支持。这惹怒了亚里士多德派的教授们，他们联合起来反对他，并极力说服天主教会禁止哥白尼主义。 哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543） 伽利略为此而担心，他赶到罗马去向天主教权威当面申诉。他争辩道，《圣经》并 未试图告诉我们任何关于科学理论的东西，通常都是假定，当《圣经》和常识发生矛盾 时，就成为比喻。1616年，教会宣布哥白尼主义是“虚伪的、错误的”，并命令伽利略不准再“保卫 或坚持”这一学说。伽利略的题为《关于两个主要世界体系的对话》的书，于1632年在检查官的全面支持下完成并出版了，并且立刻被全欧洲欢呼为文学和哲学的杰作。不久教皇就意识到，人们 把这本书看作是确认哥白尼主义的论证，后悔允许该书出版。教皇指出，虽有检查官正式批准出版该书，但伽利略依然违背了1616年的禁令。他把伽利略带到宗教法庭面前， 宣布他终身软禁，并命令他公开放弃哥白尼主义。1642年，即他逝世前4年，当他仍然被软禁时，他第二本主要著作的手稿被私下交给一个荷 兰的出版商。正是这本被称为《两种新科学》的书，甚至比支持哥白尼更进一步，成为现代物理学的起源。 牛顿(1642年-1727年) 四、牛顿的引力定律 F=mg, g=GM/r2 与质量正比，与距离平方反比 1642年的圣诞节前夜，在英格兰林肯郡沃尔斯索浦的一个农民家庭里，牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿，出生时只有3磅重。接生婆和他的双亲都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人，并且活到了竟活到了85岁的高龄。 　　牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时，母亲改嫁。从此牛顿便由外祖母抚养。11岁时，母亲的后夫去世，牛顿才回到了母亲身边。大约从5岁开始，牛顿被送到公立学校读书，12岁时进入中学。少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。药剂师的房子附近正建造风车，小牛顿把风车的机械原理摸透后，自己也制造了一架小风车。推动他的风车转动的，不是风，而是动物。他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上，然后在轮子的前面放上一粒玉米，刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米，就不断的跑动，于是轮子不停的转动。他还制造了一个小水钟。每天早晨，小水种会自动滴水到他的脸上，催他起床。 　　后来，迫于生活，母亲让牛顿停学在家