牛顿与经典力学的成熟.ppt

　　英国杰出的物理学家、数学家、发明家牛顿，1642年生于英国林肯郡伍尔索普，是一个十足的农家孩子。小时候对机械发明很感兴趣。 　　1661年考入剑桥大学， 博学多才的著名学者巴罗 将牛顿引向自然科学的广 阔天地。是现代自然科学 的奠基人，经典物理学的 创始人，微积分的发明人之一。 牛顿的传奇一生 1642年12月25日，出生在英格兰一小镇的自耕农家庭 1661年?入剑桥大学三一学院，当工读生。 1664年?获得三一学院奖学金，开始专心研究。 1665年?大学毕业。发明二项式定理。 1666年?发现万有引力、微积分学，研究光谱及望远镜。 1667年重回剑桥大学，被选为特别研究员。发明反射望远镜。 1668年获硕士学位。 1669年任三一学院的数学讲座教授。开始讲授光学。10月27日，巴罗为了提携牛顿而辞去了教授之职，26岁的牛顿晋升为数学教授，并担任卢卡斯讲座的教授。 牛顿的传奇一生 1672年 被选为皇家学会会员。 1677年?莱布尼兹宣告发明微积分学,两人开始论战。 1684年 开始写《数学原理》?。 1687年《数学原理》出版。 1689年 被选为国会议员。 1699年 任造币局局长。 1703年 任皇家学会会长。 1704年《光学》出版。? 1705年 被安妮女王封为爵士。 1708年 微积分学公开论战。? 1727年 3月20日, 牛顿病逝于伦敦 郊区。英国政府为他举行了隆重 的国葬，他被埋葬在了威斯敏斯 特教堂。 牛顿的贡献 《自然哲学的数学原理》 向心力与向心加速度 3. 万有引力定律 《原理》提出4条“哲学中的推理法则”： 统一性原理： 物体的属性，凡是既不能增强也不能减弱者，又为我们实验所能及的范围的一切物体所具有者，就应视为所有物理的普遍属性。 真理性原理： 在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的或很接近于真实的，虽然可以想象出任何相反的假说，但是在没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现例外之前，仍然应当给予如此的对待。 牛顿的绝对时空观 绝对空间：绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何事物无关而永远相同和不动的。 绝对时间：绝对真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其基本性质，均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着。 牛顿定律的适用范围：低速、宏观的物体。 当物体运动速率很高时（接近光速），当所描写的体系很小时（微观体系），当所描述的物质系统很大时，或引力很强时，牛顿的万有引力运动定律和牛顿的时空观就不完全正确了，将由新的理论来代替。 时间的定义 空间的定义 牛顿的绝对时空观 4. 万有引力常数G的测定 牛顿发表万有引力定律后100多年，英国科学家卡文迪许于1798 年用扭秤实验第一个精确地测量了万有引力常数G的数值为: H. Cavendish （1731–1810） 卡文迪许扭秤实验装置 N?m2/kg2 旋吊线 悬吊在半空中可以自由转动的木杆 小铅球 大铅球 卡文迪许测得： 卡文迪许扭秤实验装置 扭秤原理图： 以后近200年中许多人用相同或不同的方法测量G值，1986年，国际科学联盟理事会科技数据委员会（CODATA）推荐的数值为: 目前的国际公认值： 在测得了G值后，卡文迪许利用实验测得的重力加速度g计算出了地球的质量（约60万亿亿吨），成为第一个“称”出地球质量的人。 在地球上的实验室里测量几个铅球之间的相互作用力，就可以称出地球的质量，这不能不说是个奇迹。然而它的思想基础和牛顿是一致的，即相信天上人间服从共同的规律，引力常量的数值都是一样的。 实验的成功，使牛顿万有引力定律更加完美，卡文迪许的扭秤实验被《物理学世界》评为历史上“最美丽”十大物理的实验之一。 哈雷彗星 海王星 理论预言的实践检验——哈雷彗星和海王星的发现 海王星的发现是对牛顿万有引力理论最有力的支持，被誉为“笔尖上的发现” 海王星的发现 海王星 1781年 确定天王星为太阳系行星 1821年 发现计算的轨道与观测资料有偏差 1830年 观测结果与计算值出现较大偏差 1845年理论预见海王星的存在 1846年 观测到海王星 天王星 偏差产生的原因是什么？可能是因为天王星外有未知天体存在，通过万有引力对天王星的运动产生影响。 预见并发现新的行星生动显示万有引力定律威力 潮汐现象 潮汐是海水的一种周期性的升降或涨落运动。海水的涨落平均以24小时50分为一个周期，在一个周期内一般发生两涨两落。 太阳 地球 月亮 月亮 地球 日月地球三个天体的位置成一直线时(初一或十五),引潮力较大,可发生大潮 日月地球三个天体位置成直