万有引力2

万有引力2
万有引力2

[论文转载]有人这样认识万有引力的本质

1楼

声明:此文的观点和论据很有可能不正确,我本人与此文作者无任何关系,转载其原文仅供大家参考和讨论,不代表我本人赞成其观点。

重力是地内电场引力

摘要:按照物理学家玻尔的电子能级理论和“温差发电”原理,高温高压的地球核心必然存在强大的正电场,大量吸能逃逸的热电子将聚集在地幔层,形成与地核相对的负电场;电场对地表中性物质的引力就是我们感受到的重力。

关键词:重力本质电场力

序言

目前,关于重力的成因有两种理论:万有引力理论和广义相对论,它们都有一个共同的缺陷——不具备“普适性”。

牛顿的万有引力理论认为物质的质量产生了引力,这个理论虽然在一定的范围内适用,但是,自然界有许多现象,比如,行星轨道进动、光线在引力场中弯曲、重力异常、宇宙反重力等都无法用其理论来解释。对此理论提供支持的最直观的实验是“扭秤实验”,这个实验表明两个金属球之间存在弱引力,但是,用同样的扭秤装置测量冰球和脂球之间的作用,却得到相排斥的结果,表明引力不是因为质量产生的,扭秤测出的弱引力其实是叠加的分子间力(或称范德瓦尔斯力)。

爱因斯坦的广义相对论认为引力是有质量的物质导致其周围的时空发生的弯曲,这一理论虽然可以解释诸如行星轨道进动、光线在引力场中发生弯曲等问题,但却无法解释地面物体是受到怎样的时空曲率的作用——人类当然不是顺着时空曲面跌到地面上来的。

这两个理论既互相补充,又互相矛盾,科学界对这两个理论既没有全面否定,也没有全面肯定。所以只能区别对待,应用于不同的领域,一个用来解决宏观宇宙中的引力问题,一个用来解释星体表面附近的引力问题。

许多自然现象都表明,现有的关于引力成因的解释都是片面的、不充分的,重力成因至今没有解开,它与“宇宙反重力”一样,都是自然界的未解之谜。

一、地球内部存在巨能电场

按照物理学的规律,地球内部存在着电场,这是必然的,也是符合客观实际的。

据科学推算,地心的压力为360万个大气压,地核的温度可达到6000K,与太阳表面温度相当。从地震波的传播情况来看,离地面5000公里内的地核物质与液态物质不一样,丹麦的莱曼博士认为,只能用“固态地核”来解释,并得到了权威人士古登堡的赞同。事实上,在地球深处的高温、高压环境中,这种“固态地核”绝对不会是我们常温状态下的固态物质。

在物理学中,物理学家玻尔的“电子能级理论”认为绕核运动的电子吸能(受热)后会向外层跃迁,能量足够大时,电子会挣脱原子核的引力束缚而逃逸,这可以用物质热胀冷缩和汽化制冷等现象加以证实。实验表明,

一般的金属材料达到1200-3000K的温度都会有大量的电子逸出。这种“热电子发射”并不是金属的专有性质,非金属在达到一定的压力和温度时,也会有电子逃逸出来。

核聚变反应的原理也证明,原子在受到巨大的高温和压力时,大部分核外电子会逃逸掉——也只有这样,两个热核才会有机会聚合在一起发生威力极大的聚变反应。

在巨大的压力和高温中,大量电子将从地心向地外逃逸,但由于受到地幔层的电阻作用、地磁场的洛仑兹力等原因,它们大部分将分布在地幔层,形成一个负电层——球形电场。这个负电场与地核的正电场形成了一个内外极式的“电容器”,由于内外电场间电势的抵消和“几十公里厚的地壳”这个大绝缘层,所以地表总呈现出中性特征,平时我们难以觉察到电场的存在。但是电场力却没有消失,它足以吸引住整个地壳和地表的物质。在这种强大的电场力作用中,一般导体的“屏蔽作用”微不足道。

正是电场的巨大引力束缚了地球上的万物。

二、电场引力的普适性

物理学研究表明,任何中性的物质(包括分子、中子、光子等)都是正电和负电构成的,物质的本质是正电和负电,与“电”发生作用的力,只能是电场力和它的伴生力——磁力。所以,电磁力大统一是物理的必然,也是历史的必然,任何不具备“普适性”的局部理论都无法阻碍这种统一。

4楼未解之谜

一个美丽的神话故事,相传远古时候,大力士后弈的妻子嫦娥,长得美艳绝伦,因为偷吃了“不老仙药”而飞上了天,月宫仙子。

然摆脱了重力的束缚而离开了地球,这正是故事的引人入胜之处,这种神奇本领是千百年来人类一直梦寐以求的。要摆脱重力的束缚何其艰难!飞机、火箭、热气球,这些现代飞行工具无不依靠大量的能源提供推力——我们时时刻重力的吸引之中,想挣脱它的温柔拥抱真的不容易。

认为“天圆地方”,大地是平的,重力的方向总是向下,这是天经地义的。直到近代,人们认识到地球是圆的以后,才重力的方向是指向地心的:站在地球另一面的人们也受到同样的力,大家受到的引力都是来自地球深处。因此,重力多人称为“地心引力”。

的动物来说,这个来自地内的引力真是太亲切了!假如没有它,那真的无法想象:空气不会弥漫在我们的周围,大气存在,水会飘散到太空里,地球不会是一个整体——生命当然不会存在。

对于重力的本来面目,又是太陌生了!它究竟是怎样产生的呢?

落的苹果砸到了年轻的牛顿先生头上,引发了伟大的万有引力理论的诞生,于是,重力就被说成是万有引力的一种表。

万有引力理论并没有指出这种力究竟从哪里来的,只是含糊其词地指出这种引力是从“质量”里生出来的。而且,这个来解释宇宙中星体间的作用时,显得如此软弱无力,甚至于把星体的运动说成是“上帝的第一次推动”,这显然是不尽的:宇宙的运动、变化和发展都遵循着一定的自然的规律,没有必要去劳累“上帝”他老人家,想把这种苦役交给“上帝”

所有的信徒都不会答应。

必要烦请“神”的参与!

国的自然科学家康德所批评的那样,“不去钻研而满足于直接提出上帝的意志来,是一个苦恼的决断”。他还特别指出,于斥力没有像对引力说得那么清楚”①。他委婉地指出了牛顿引力理论的缺陷。

物论的伟大导师恩格斯却没有半点客气,他批评牛顿的理论时说:“吸引和排斥就像正和负一样是不可分离的”,“只以基础的物质理论是错误的、不充分的、片面的。”②

万有引力理论完全忽视了斥力的存在,他认为引力不仅存在于物体与物体之间,而且普遍存在于宇宙各星体之间——吸引是绝对的。

问题很快就出来了,宇宙观测结果并没有证实恒星间普遍具有引力,却有“光谱红移”即所谓彼此远离的迹象,这给人是许许多多的恒星之间并不存在引力。

象曾经让许多科学家迷惑不解:按照万有引力理论,宇宙中所有的星体都应该因为受到彼此之间的引力而不断向一起怎么会彼此远离呢?难道有反引力(斥力)存在吗?

物理学家阿尔伯特?爱因斯坦晚年就曾经提出过宇宙中存在“反引力”的观点,他的思想对后来的科学界有极大的影响,响一直激励着许多人为此做出不懈的探索。

由于后来有人提出了一个大胆的假设——宇宙大爆炸假说的发表,使人们放弃了对“反引力”的研究,就像一剂止痛药病人的病情一样,“反引力”被掩盖了,万有引力理论就这样长期占据了人类的思维。

凿凿的“大爆炸”理论面前,爱因斯坦动摇了自己“宇宙中存在反引力”的思想,他甚至认为,这是他“一生中最大的错误”。

这位伟大的科学巨人在这个问题上真的错了吗?没有,是他的观点太超前了,这个伟大的科学家过早地预言了“反引力”。

2月11日,美国太空总署公告当时探测到的宇宙学参数,证明宇宙中确实存在“反引力”,因为观测结果表明许许多系正在“加速远离”,而不是在引力作用下减速。美国著名的《科学》杂志也把“宇宙反重力”的发现列为二十世纪几项学发现之一。

重力”就是斥力。

5楼

为“宇宙反重力”是“暗能量”引起的。

能量”是“什么的干活”?是“幽灵能量”吗?

力”与暗能量扯到一起,是因为“引起这种作用的既不是常见的微观粒子,也不是反物质”,而是以某种能量形式存在的在还没有办法观测到,因此也就无法断定它是如何产生的。

科学的又一个未解之谜,许多人试图解开谜底,但是,一无所获,因为所有的星系都是如此遥远——人类就连自己的!给遥远星系轻易下结论未免太草率。

人们根本就没意识到重力本身也同样是一个未解之谜。

能否解开,引力都无可辩驳地成为宇宙中星体间作用力的一部分,“斥力”的广泛存在是无法改变的事实,引力不是宇

面的、不充分的。如果我们伟大的物理学导师牛顿先生仍活在人世,那么,我一定用“三寸不烂之舌”去说服他修改万有具备“普适性”,不是“放之四海而皆准”的真理。

吸引呢?事实上,大多数的恒星与恒星之间是相排斥的呀!

呈现的许多异常的现象,都使万有引力理论的“绝对化”地位不断受到动摇。

、光线在引力场中的弯曲等许多现象与万有引力理论无缘吻合。

代以来,中国、印度等几个国家的科研部门分别在四次日全食期间观测到了“重力异常”现象,这使许多人不得不用怀疑力理论。

发现,卫星并不规规矩矩地按照用万有引力定律计算出的轨道运行,有的甚至受到来历不明的空间作用力,这是很奇

和先驱者11号探测器,都因出现过“神秘的加速度”而让科学家百思不解,这些都使人们不得不把怀疑的目光投到基础可能真的存在问题。

武青先生在对两块磁铁的重量进行换位测量时发现,万有引力定律存在必须更改的缺陷,他用实验证明:“引力常数”

验证的原因在于:地球质量是无法测量的,也就是说,没有人能把地球放到天平上称量一下看看它到底是多少千克。准的计算结果总是无法验证。模拟的运算总是得出比较可信的结果,这就没法让人通过数学化的方法去反驳这个定律。

的地球质量是5.976×1024千克,谁敢说不是呢?正如阿基米德先生的说法,给他一根足够长的杠杆,他能把地球撬起了,这个论断的前提是给他弄一根足够长的杠杆,谁能真正弄来一根这样的杠杆呢?

告诉我们引力的本质是什么,但却在间接地暗示:是物体因为存在质量而产生了引力。

?一些人说,当然,有“扭秤实验”为证的。

另一个物理学的伟大导师卡文迪许先生,他巧妙地制作了一个扭秤,并用这个扭秤装置测出了两个中性的球之间存在这是“万有引力”的一种表现,并用这个装置测量出了所谓的“引力常数”。

生所说的万有引力吗?

种说法,那我只能笑你“一叶障目,不见森林”——当初人们忽略了一个最简单的物理常识,那就是相互接近的物体之间德瓦尔斯力)。如果卡文迪许先生的扭秤装置测量的是一个水球和一个脂球的相互作用,那么,他就会惊讶地发现,为这两种物体之间不但没有他所说的“引力”,而且存在相反的同样微弱的“斥力”。

是产生这种现象的根本原因。

块金属之间,分子引力普遍存在。

6楼

物理学对分子力的研究已经很透彻了,分子力属于电磁力的范畴,尽

管它的作用距离很短(有人测量其作用距离为10-9米以内),给人的

感觉它好像是“短程力”,但是,它归根结底还是一种电磁力,电磁力

是长程力这人所共知。也就是说,电磁力的叠加使它本身不会在10-

9米处突然终止,它将以渐弱的方式向空间延伸。两个球相互接近时,

彼此间必有分子力的弱作用。

“长程”和“短程”并不能区分力的本质。

因此,可以完全排除两个中性的球之间这种“弱引力”就是“万有引力”的说法。

我们日常所见的物体,都是靠分子引力保持了一定的形状,要想把这些分子分开需要用较大的力才行。比如玻璃,尽管破碎后我们难以再对接到原来的状态,但分裂后的两块玻璃在互相接近时,还是存在一定的引力,与分裂前相比,这种分子引力虽然微弱得“几乎可以忽略不计”,但它还是可以驱动扭秤灵敏的指针的。

分子引力怎么会是“万有引力”呢?把分子引力与重力相提并论实在

是有欠推敲。

此外,不同温度的物体之间、不同的金属之间都存在微弱的电势差(温差电势和接触电势),电势差也同样会产生微弱的吸引现象。

因此,卡文迪许的扭秤实验不能证明物体间的“引力”与重力是一回事儿,他没有弄清自己用扭秤装置在测量什么力,就稀里糊涂地为“万有引力”理论“出庭作证”了。我只能对长眠地下的卡文迪许先生告罪说:“请尊敬的老师原谅,弟子这厢有礼了!”

“万有引力”理论的另一个有力支持是海王星和冥王星的发现,一些人认为,这两颗行星的发现,是应用万有引力定律取得的重大成就。1781年,人们发现天王星的运行轨道总是偏离根据万有引力计算出来的轨道,有人推测在天王星外可能还有一颗未被发现的行星,由于它的吸引,引起了天王星轨道的偏离。英国的亚当斯和法国的勒维列两位先生各自利用万有引力定律计算出了这颗行星的轨道,德国的加勒按照勒维列的指点发现了海王星。

用同样的方法1930年发现了冥王星。

“万有引力定律”真的为天文学的进步立下了汗马功劳。

但是,天王星和海王星轨道的偏离真的是它们轨外的行星吸引的吗?如果真是这样,那么,水星、金星、地球、火星、木星、土星等无一例外都会存在轨道向外偏离现象。

然而,遗憾的是,这又不是事实。

按照万有引力定律的计算,水星与金星之间的引力是海王星与冥王星之间引力的801倍,为什么水星就没有这种轨道偏离呢?相反,天文界早已注意到,水星轨道近日点每世纪进动43弧秒,万有引力理论的追随者对此“哑口无言”。

不仅如此,我们世代居住的地球,其轨道也在时刻进动着:科学界早已探明,地球的公转轨道每年减少20分钟的路程,约合3.6万公里,这种现象一直被科学界称为地球的“周年岁差”。

万有引力理论对行星轨道进动问题无能为力,所以后来又一个伟大的

物理学导师爱因斯坦的理论占了上风,他的广义相对论因为解释了水星轨道的进动和光线在引力场中的弯曲而举世闻名。于是,很多人开始彬彬有礼地向“广义相对论”致敬,很多人甚至认为“广义相对论”中的引力理论比万有引力理论更优秀、更有说服力。

真是“才离波涛,又入漩涡”!人们根本就没有脱离观念的束缚。“引力”只是“万有作用力”中的一种现象,其另一种作用力即斥力也是普遍存在的,它不仅在物质中普遍存在,在宇宙中也普遍存在。

这可以从宇航部门的“太阳帆”实验中得到启发:在宇航器上装备大面积的铝板,太阳风就会吹动整个宇航器远离太阳而去。这种实验的本质就是在太阳和宇航器之间建立了一种自然的“斥力”,而且这种“斥力”就是因为大于“引力”才推动宇航器远离的。

这种力不也同样存在于恒星与行星、恒星与恒星之间吗?当然,这只是一个产生斥力的例证,而不能代表真正的斥力作用。

在地球物质中,斥力与引力是共存的,斥力被重力所掩盖,没有被科学界重视而已。事实上,当我们压缩物体时斥力就会表现出来。对物体施加的压力越大,斥力也就越大。因此,在物质中“斥力”和“引力”是紧密结合在一起的。

引力和斥力的矛盾统一是物质结合的基本原理,宇宙中的星体也是物质构成的,所以星体之间同样应该是引力和斥力的矛盾统一。

现代科学把“万有引力”列为自然界四种基本力之一,这犯有“以偏概全”的错误,这个错误引导着许多人走向科学的误区。

牛顿的伟大之处是他给了我们一个“类电性”的引力方程式,这个理论在以地球为参照系的环境中具有很好的通用性,但它没有把斥力放在重要的位置上。

牛顿只知其“引”,而不知其所以“引”,这丝毫不影响他作为伟大科学家的光辉——牛顿所处的年代,物理学仅仅是启蒙阶段,许多自然科学知识还没有被人们认识到。比如:电学的有关知识几乎为零。如果他的生命再延续二百年,可以十分肯定地说,以他的卓越思维能力,一定会自己修改万有引力定律,并把它称为“万有作用力”。

①《宇宙发展史概论》第25、185页。

②《马克思恩格斯全集》第20卷,第586、587页。

7楼神奇的广义相对论

众所周知,“相对论”有狭义和广义之分,“狭义相对论”有可以被验证的结论,比如著名的质能方程式,因为有实验的依据而被许多人所接受,而且这个理论指导人类实现了对核能的利用,根据这一理论的设想,美国人首先研制出了原子弹并把数十万日本人炸上了天,其威力之大让世人震惊。因此,“狭义相对论”就顺理成章地被尊为现代物理学的基础理论之一。尽管“狭义相对论”也存在一些缺陷,但经过多年的宣传和贯彻,已经巩固了它在人们心目中的地位,无论质疑者如何抨击,都如猢狲撼大树——动摇不得。

然而“广义相对论”却不能享受这样的殊荣,由于它本身大量涉及地球以外的事物,所以一直被科学界称为无法验证的假说。

1916年,出生于德国的美籍科学家爱因斯坦发表了这个只有少数科学家才愿意接受的广义相对论,它的核心是引力理论。

广义相对论表述了两条基本原理:一是广义相对性原理:自然定律在任何参照系中都可以表示为相同的数学形式,这就是所谓“物理的数学化”;二是等价原理:在一个小体积范围内,万有引力和某一加速系统中的惯性力等效。

关于这两条基本原理,第一条“物理的数学化”是很正确的,这是许多科学家深表佩服的原因。而第二条原理也有一定的正确性,在一定的范围内,万有引力和某一加速系统中的惯性力确实是等效的。

但第二条原理描述的只是一种特殊情况,这种情况仅仅局限于对重力加速度的描述。比如,一个物体从空中向地面落下的时候,重力与该物体的惯性力确实是等效的。

这并不奇怪,“重力加速度”和物体的“一般运动加速度”的共同点是:都是物体因受到力的作用而表现出来的运动速度。只不过,“重力加速度”与“一般运动加速度”的不同之处在于:重力和物体的“质量”是协变的,这种协变使“重力加速度”表现出“固定值”特征。可以说,“重力加速度”是物体运动加速度的一种特殊情况,它与重力的现象有关,而与重力的本质无关。

所以,这第二条原理用来解释重力的本质就没有什么意义了。当一个物体的运动在地面停止的时候,也就是所谓的加速系统的惯性力消失(处于相对静止状态)的时候,重力同样存在,广义相对论的解释就显得力不从心,而这时的万有引力理论就会“闪亮登场”。

按照广义相对论的解释,在引力场中,时空的性质是由物体的质量分布决定的,物体质量的分布状况使时空性质变得不均匀,引起了时空的弯曲。也就是说,“时空曲率”产生了引力(有人举例说,就像放在软床上的重球使床面弯曲一样),当光线经过一些大质量的天体时,它的路线是弯曲的,它将沿着大质量物体所形成的“时空曲面”前进。

在这个理论中,他把引力和时空弯曲联系起来,指出物体因为存在质

量而使周围的空间、时间弯曲,在物体具有很大的相对质量(例如一

颗恒星)时,这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物,即使是光

线,改变路径。

广义相对论对引力来源的解释实在让人不敢恭维,“时空曲率产生了

引力”这太让人费解:谁能想象出一个人站在地面上受到的重力竟然

是时空曲率的作用?我们人类是顺着时空的曲面跌到地面上来的

吗?球对称的引力场会产生出这样指向地面的时空曲面吗?傻瓜才

信。

广义相对论的实质,还是间接地向我们暗示:“质量”是造成引力的根

本原因。

这个理论最有力的支持是现代物理学和天文学所证实的光线在引力

场中发生的弯曲。

然而,光线在引力场中发生弯曲,反而证明了引力的本质与“质量”无

关,因为科学界早已证实光线没有质量,根据“万有引力”定律,光线

的质量为零,则它受到任何物体的“引力”为零,光线没有受到作用力

却发生了弯曲是不符合现有的物理定律的,这是现代“引力理论”自相

矛盾的地方,它把万有引力理论和广义相对论同时置于一种悖论之

中:没有质量就不能产生万有引力,同时,没有质量也能产生万有引

力。

这显然是很可笑的。

9楼揭开重力的神秘面纱

人们经过长期的探索发现:地球上几乎没有一种变化在发生的同时不显示出电的特征。我们不仅时刻生活在电之中,而且电也时刻存在于我们的生命之中。

如果我们能够认识到一切物质都是由正电和负电构成的,那么,就不会感到这有什么奇怪。就如我们的身体,无论肌肉也好,骨骼也好,还不都是由细胞构成的?细胞又是什么组成的?是分子,分子是什么构成的?是原子,原子是带正电的质子和带负电的电子以及“不带电的中子”构成的。看来所有的物质中只有“中子”似乎与电无缘,但是,“中子”不带电,就跟电没有关系吗?科学研究早已解开中子的秘密,它本身也是由正电粒子和负电粒子构成。

电的普遍性已被科学界证实,还有必要去分析其它粒子吗?

一切物质都是由正电和负电构成的,“电”是万物之本。你说,跟“电”发生作用的会是什么力?正如一位女作家在她的小说中说的,“你傻吧,傻死你吧!”

关于地球的构造,尽管我们不能深入到地球内部去实地考察,但是多年来地理学家不断探索已经了解得很清楚了,从地心向外依次为:地核、地幔、地壳三部分,分别由古登堡面、莫霍面、地表三个层面来划分,其中,地核还存在一个内核。

这种分层结构其实隐藏着一个至今未解的奥秘。

很久以前,许多地球物理学家对地核一直迷惑不解:离地面5000公里内的物质为什么与液态物质不一样?这是地震学家在观察地震波的传播情况时发现的:地震产生的纵波偶尔能在本来不该出现的“阴影区”内出现。丹麦的莱曼博士认为只能用“固态地核”来解释,这得到了权威人士古登堡的赞同。1960年智利发生的大地震,科学家们发现,在地球上发生的振动频率,同存在固态地核的理论预期频率完全相符。

两位科学家的判断是正确的,地核的确应该是固态的。但这是什么样的固态呢?

多年来,很少有人深入探讨这个问题。

据科学推算,地心的压力为360万个大气压;地核的温度可达到6000K,与太阳表面温度相当。研究这样一个高温高压的地方,如果用常规物质去对号入座,那无疑是十足的傻瓜。在这种巨大的高温和高压中,“固态地核”绝对不可能是我们常温状态下的固态物质,更不会是一些人所说的铁质地核,假如地核是铁质的,那么它还能具备“固态性质”吗?

根据物理学的原理,地核应该是一个由大量的正离子挤压在一起形成的“正电核”,具有惊人的密度。有人为这种状态的物质取名为“超流体”,不是很恰当,因为它根本不是“流体”。这种物体存在着强大的正电场,这是必然的,也是符合客观实际的。

这可以从物理学的量子理论推知。

丹麦物理学家阿?玻尔的原子理论认为,绕核运动的电子分布在不同能级的轨道上,当电子吸能(受热)后它会向外层跃迁,释能(放热)后会向内层进动。这种理论因为与实际符合得很好,所以让许多人接受,后来量子力学对之进行了补充和完善,形成了一幅比较真实的原子模型图。

这个原理可以用液体汽化制冷等现象加以证实,也可以用热胀冷缩现象加以描述。

多年来,人们对“热电子发射”现象有了很深入的了解,比如,一般的金属材料达到1200-3000K的温度时都会有大量的电子逸出

正因为这样,电子管才应运而生。

事实上,核外电子吸热发射并不是金属独有的特征。

在物质内部的微观领域,金属和非金属并没有明显的区别。现代科学对纳米技术的研究发现,金属在一定的条件下可以成为绝缘体而非金属在一定条件下可以成为良导体。从纳米材料的导电性来说,金属和非金属也没有本质上的区别。

在自然界,几乎所有物质的原子在吸收能量(受到高温)后都会发生电子轨道半径的变化,当电子得到足够大的能量时,其运动速度会达到挣脱原子核引力束缚所必须的逃逸速度,这时的电子将脱离原子核的正电场束缚而逃逸掉。

这也可以从核聚变反应的原理来证明:原子在受到巨大的高温和压力时,大部分核外电子会逃逸掉,最后剩下裸露的原子核。也只有这样,两个热核才会有机会聚合在一起发生威力极大的聚变反应。

10楼

原子的核外电子在高温和高压中逃逸的现象,是必然产生的。中国北京的马龙先生称这种现象为“热压电效应”,这应该看作是物理学的一个规律。

有人在研究地震前发出的地光问题时,猜测地壳中可能有压电效应存在,但却没有想到地核中应该存在“热压电效应”而且还应该是个长期的过程。

在巨大的压力和高温中,地核物质中的电子将获得巨大的动能,必然造成大量逃逸,地核会成为一个由大量失去电子的正离子挤压在一起的固态的物质核,这些正离子依靠彼此间的斥力,抗衡着宏观电场引力造成的巨大压力。在地核中心一个小体积内,物质完全由中子和质子构成,我们可以把它看成是一个巨大的原子核。在门捷列夫的元素周期表内,有许多我们至今没有发现的元素,它们占据着周期表103位以后的空格,而地核中的这个巨大的原子核应该占据最末一位空格,它必然是地球物质元素周期表的“末端”

地核中的大量电子向外层逃逸,但大多数不会逃得太远,因为它们仍然受到地核总体的正电场引力、地幔物质的电阻作用和磁场中的安培力,所以大多数电子只能分布在地幔层与地壳之间的一个低温层面上,形成了一个球形的负电层。

但有少量的逃逸电子会克服重重阻力而游离到地表以上,在大气层中的各个层面上(云层、臭氧层、电离层)逗留,最终向太空中逸散。

电子在地层中形成的负电层是一个对内封闭、对外开放的电场,由于有地核的正电场与之相对,就构成了一个内外极式的“电容器”它的原理就是“温差电”产生的原理。在这个电容器中,正负电场的电性互相抵消,而且有“几公里甚至几十公里厚的地壳”这个大绝缘层,因此,宏观地看,地表总是显示出中性的特征。

这个“中性”的假象使我们的科学工作者放弃了对重力本质的深入的探索——中性的地表就是不带电的,谁还能把重力的本质与“电联想到一起呢?因此,万有引力理论的“类电性”就没有受到重视。

平时我们没有觉察到地内电场的存在,这并不奇怪,如果没有电流从体内通过,人处在单性的稳恒电场力作用之中时,除了引力以外,对“电”并不会有所察觉,就好像一张带有静电的打印纸吸附在我们的肌肤上,我们只感到力的存在,而不能察觉电的存在一样

只有在另一个电场与之产生电势,并发生放电的情况下我们才会真正看到这个电场的威力,云层与大地之间的剧烈放电现象足以让我们感受到这种电场的威力。

这个电场的引力是时刻都存在的,引力线透过厚厚的地壳,呈放射状分布在地球外的空间中,对中性物质有着较强的吸引力。

在地球表面的环境中,雷电、电离层、极光、磁层、地震等电磁现象都是地内电场的必然特征,这些电磁现象就是存在地内电场的最好证明。我们世代生活的这个自然环境,就是一个巨大电场的外部,也可以说我们是身处电场之中。

尽管站在地表上的感性认识是“中性的”,但地球的大气却是带电的。

环境保护部门早就发现,自然界的空气中总是存在着一定数量的负离子,个别地区空气中的负离子含量高达每立方厘米20000个。有关科学家认为空气中负离子的标准值是:每立方厘米应该含有5000个以上。如果哪个地区低于这个值,环保部门就会认为此地区的空气不够清新。

可是,聪明的,为什么就不去想一想,自然界的空气中怎么会存在这么多的负离子呢?物理学的对称性表明,有多少负离子存在,就应该有多少正离子同时存在,这些多余的负离子从何而来呢?而且,太阳每时每刻都在向地球抛来大量正电粒子,这些粒子时刻都在“消灭”(中和)着负离子。千百年来,空气中的负离子生生不息,显然是有着不竭的源泉的——地内负电层不正是其源泉吗?

在研究重力时我们很多科学家忽略了重力场中电现象的存在:当闪电以耀眼的光芒撕裂长空的时候,当极光在空中绽放出美丽色彩的时候,当地震前的地光从地缝中喷薄而出的时候,为什么就没有想到这与重力有着本质的联系?特别是当宇航员从太空看这颗每秒闪烁近百次电光的行星时,为什么就没有想到它是一颗带电的行星?

13

11楼

多天文学家早就发现在木星等其它行星上有像地球一样的“高空闪电”和极光,特别是有人发现了在天王星上有极光现象,文学家茫然不解,因为太阳光照到那里时,已近强弩之末,在天王星上看到的太阳光其亮度还不如我们看到的月光。一在心里嘀咕:“好奇怪呀!天王星怎么会有极光呢?”

看清,行星本来就是“带电”的呀!

凭空臆想出来的,而是依据物理规律和自然现象推导出来的必然结果。所以,“地球存在内外两个电场”是物理的必然也,这完全不是一种假说。

生的强大的引力,就是我们感受到的重力。它不仅牢牢地吸引着整个地壳,它还透过地壳吸引着地表上面的一切物质,产生作用力。

还要引起一个疑问,因为在电场中,封闭导体有屏蔽作用,这是人所共知的。如果重力的本质真的是电场力,那么,为一个铁柜时,体重不会被屏蔽掉呢?

,我们必须认清:地内电场是个巨能的、对外开放式的非均匀电场,它与匀强电场有着极大的区别。麦克斯韦方程表明:止,只能终止在电荷上。中性的导体上没有电荷,所以电场线不会终止,中性导体内的自由电子虽然可以改变一些电场对引力影响极小,绝大多数的电场线会穿过导体而对腔内发生作用。因此,中性导体的屏蔽作用只能阻挡一些电磁辐射引力在其中发生明显改变,只有让屏蔽导体带上与之等势的电场,即“接地”之后,才会把引力完全屏蔽掉。这个“接地”高呢?

算一些雷电发生前云层间的电压可聚集到数百亿伏特,这个电压之高是如此的惊人,以至于我们无法想象它的作用。然电场的相对电压来说,云层间这个电压不值一提,因为云层中的电场,只不过是地内电场的一个小小的“子电场”。

导体对重力的影响,就好比把一枚钢针放在“地磅”上,它的影响微弱得甚至不如“误差值”那样明显。其实这很好证明,电的复印纸贴近金属时,引力的作用与接近石块并没有什么两样,导体的屏蔽作用是如此的微不足道。

性使它本身在宇宙中就好像是一个巨大的电子,对正电场产生吸引力,对负电场产生斥力,在磁场中受到洛仑兹力。

把水星轨道近日点的进动说成是对广义相对论的证实,把天王星、海王星的轨道偏离说成是万有引力的结果,都是不正

,行星是带电体,太阳系九大行星的位置由内至外是按负电场强弱的顺序排列的。如果电场的能量发生改变,轨道必然道、地球轨道的进动和外行星(天王星、海王星等)轨道的偏离都是不奇怪的。

构正如物体的微观结构一样,不仅在运动规律上相同,而且在物理性质上也相同,都是虚空与物质的组合,都是引力与

,总是看到广阔的空间,星体只是其中飘浮的一些“颗粒”,而我们平时看到身边的物体却总是实实在在的相互结合在一给了我们一种思维上的错误认识,即:宇宙是虚空的,物质却是充实的。所以,在我们的头脑中,总认为宇宙的性质和起来不会一样。

一种假象,如果我们仔细地分析物质的微观结构,就会发现,尽管物体看起来是充实的,但实际却是虚空的:构成物体着大量的空间,如果物质中的原子按规则排列成一定的顺序,光线就会从物质中的空间“穿过”,我们习惯于称这种状态物体”,玻璃、石英、水晶都是这种透明物体。

部结构虚空最明显的实证。

假如我们把一个电子想象为一颗行星,而且人们小到能够站在这颗行星上,并把它的表面当成一望无际的地面,那将看象呢?

的将是同样虚空的“宇宙”:每个粒子(电子、原子核)都是一颗“星体”,电子像行星一样围绕着原子核“公转”,同时,

地“自转”,吸能后会向外偏离,释能后会向内进动。每个原子都是一个“太阳系”,分子团组成了“星系”,多个“星系”组

到了宏观与微观世界的属于共性的东西。没学过《逻辑学》的人也会通过“类比”而得出“宏——微观同性”的结论。

电场力,这个原理无论在宇宙长距离,还是在地球上的短距离内,都具有“普适性”。它像一把万能钥匙,不仅能诠释牛论的缺陷,也能解释广义相对论的不足,还能合理破解许多宇宙和自然界的未解之谜,比如,重力异常、地磁的成因、体的自转动力、公转动力、恒星彼此远离、大爆炸问题、黑洞问题、行星公转的同向性和同面性等问题都迎刃而解,甚学界多年的自然基本力大统一问题都得到了合理的答案。

史蒂芬?霍金先生曾说过,“毕全功于一役地设计一种能描述整个宇宙的理论,看来是非常困难的。反之,我们是将这问块,并发明许多部分理论,每一部分理论描述和预言一定有限范围的观测,同时忽略其它量的效应或用简单的一组数来这方法是完全错误的。”

向这位伟大的导师致敬:您说的太对了!只要明白了重力的本质是电场力,那么,就可以形成一种能描述整个宇宙的统场力,这把万能钥匙,可以解开从微观粒子到宏观宇宙的几乎所有的运动和力的问题。

是电场力,圆周运动在于洛仑兹力。

目,只缘身在此场中。

12楼

电磁力是万力之源

十七世纪,牛顿把天体间的引力和地球上的重力统一成了一个力,即万有引力;十九世纪,

麦克斯韦又完成了电场力和磁力的统一。至此,自然界的基本力就只剩下强力、弱力、万

有引力和电磁力四种。

物理学和化学早已阐明,正电和负电是一切物质的本质。对正负电起作用的能是什么力

呢?从辩证唯物主义的物质观出发,可以肯定自然界的一切力都应该出自电场力和磁场力

的相互作用,列出四种基本力是不符合自然规则的,其它的力必然是“无中生有”的力。因

此,多年来,许多科学家对四种基本力的统一抱有足够的信心。

1850年英国物理学家法拉第试图通过实验建立重力(万有引力)和电场力之间的联系,但无

所得。

1918年,德国科学家韦耳提出规范不变几何,用以概括万有引力和电磁场,第一次试图

建立统一场论,但没有得到人们的认可。

爱因斯坦晚年也致力于把万有引力与电磁力统一起来,但由于他侧重于物理的数学化运

算,所以最终不能依靠计算证实统一场理论的正确性。星体间的关系有异性电场间的引力,

有同性电场间的斥力,也有电场与中性星体间的作用力,此外,还有带电星体与磁场间的

作用力,用单一的数学表达式去“计算”这些星体的复杂关系,爱因斯坦当然不会得出统一

的正确的结果。

近年来,伟大的科学家史蒂芬?霍金先生提出了“量子引力理论”,也试图统一四种基本力。

包含此理论的《时间简史》一书在中国一度畅销,在很多人群中反响很大,但是,“量子引力理论”同样不能完成“大统一”的历史使命。

他们可贵的探索,鼓励着无数思维活跃的年轻人,现在有许多人在做出这方面的努力,把“大统一理论”作为终生攻克的目标。这种勇于创新的精神足以让思维麻木的“卫道士”们自惭形秽,正是这些探索者给僵化的自然观带来了生机。然而,统一四种基本力非常困难,主要原因就是它们之间的差异太大。比如:电磁力比弱力强一千万亿倍。

六十年代末,美国的S?格拉肖、S?温伯格和巴基斯坦物理学家A?萨拉姆三人成功地把弱力与电磁力统一到了一起,建立了“弱——电统一理论”,使大统一理论有了突破性进展。他们三人也因此获得了1979年的诺贝尔物理奖。这一理论预言的三个中间玻色子W+、W-和Z0都在实验中被发现,虽然它预言的另一个粒子“黑格斯”至今尚未找到,但是,仅有这些证据就已经足够了。

重力的本质是电场力,这与自然界符合得天衣无缝,且没有发现与此相违背的任何自然现象,无论是宇宙长距离还是地球上的短距离,都有普适性。对物理规律也遵循得恰到好处,没有任何背离之处,并且有许多实验的证实,这使“万有引力”与电磁力也得到了合理的统一。

如果仔细分析“万有引力”的电场力本质,就会发现,还有另一个自然基本力——强力,也将被划入电场力的范畴。

众所周知,质子是带正电的,质子与质子之间存在极大的斥力,什么力克服了这种巨大的排斥力,而把它们彼此团结在一起成为一些原子的核呢?

这就是所谓的强力。

多年以来,人们对强力的作用机理十分不解,互相排斥的粒子怎么会结合在一起呢?有人认为,在中子和中子之间、中子和质子之间、质子和质子之间存在着一种介子(胶子),是这种介子克服了强力。

1979年底,在西德汉堡佩特拉对撞机上实验的塔索、马克?杰、普洛托、亚特四个小组都发现了高能正负电子对撞产生的强子“三喷注”现象,在这种现象中,科学家间接地发现了“胶子”。

然而,这对于解释强力的作用机理并没有本质上的意义,间接发现的粒子也只能被看作是一种想象的产物。

如果我们理解了“中性物质能被电场吸引”这个原理,那么,一切都迎刃而解了:克服强力的因素在于中性物质本身,而不在于什么中间物质。

中子作为一种“中性物质”,同样可以被电场吸引。就像物质的分子一样,虽然宏观上看是不带电的,但它的正负两种电场并没有湮灭,只是在更小的范围内并存着,比如,在“夸克”与“夸克”之间。

13楼

实践证明,在自然界,一个自由的中子会很快衰变为一个质子、一个电子和一个中微子,可见,中子只是一种“寿命很短”的粒子。这说明它是电子、中微子和质子三者的组合。由此可见,中子本身就是正负电的结合体。

在外电场的作用下,中子内的正负电场也将因“极化”而“叠加”,外电场越近,其被“叠加”的电场力也越大。在质子的正电场力的作用下,中子内的负电场对其显示出了引力。

于是,在原子核中,质子与质子间虽然是相排斥的,但质子与中子间却是相吸引的,只要两个质子间存在一个中子,他们就不会因斥力而彼此挣脱。

这可以用模型来加以描述:两块磁铁的同性极是相排斥的,我们很难使这两个同性极结合在一起,但是,在这两个极之间加上一块无磁性的铁板时,就自然产生吸引现象了。

强力的作用机理与此类似,两个相排斥的质子,就如两个相排斥的磁极,中间加入一个中子,吸引现象也会自然产生,中子与质子就这样形成了强相互作用。这种力的作用力矩很短,是因为它们的电势很小。这种强相互作用,使中子和质子牢牢地吸在一起。

因此,中子成了质子间结合的媒介,它的原理同原子核被电子“粘联”在一起是一样的。原子核之间不是同样具有强大的斥力吗?但由于电子在它们之间充当了媒介,所以,它们仍然能够互相紧密结合形成物质分子。

中子和中子之间也存在着引力,这种引力也起因于中子内部的两种电场,正负电场的交互作用使中子与中子吸引在一起,就像物质的分子:单个的分子是中性的,分子与分子间靠的是电场力的作用,所以构成了万物。中子与中子之间也是电场力的交叉作用。

这种作用机理也可以形象地用磁铁模型来描述:每块磁铁都有N极和S极,同极相斥,异极相吸,如果把一大堆这样的磁铁放到一起,它们并不会因存在一些斥力而有彼此远离的现象,而是自动地各自寻找异性的磁极并吸引在一起,成为一团。

在原子核内,只要有适宜数量的质子和中子,这些粒子的电场都会各自找到“吸引”的异性对象,而发生强相互作用。电场力与磁场力在物质中无处不在,它们构成了斥力和引力的矛盾统一。物体被压缩时,斥力发生作用;被拉抻时,引力发挥着作用。

从这一点来看,辩证法真的是解决一切科学问题的伟大真理。

元素(氢及其同位数除外)如果没有中子的存在,质子间必然会因巨大的斥力而分崩,分解为氢元素。

这可以从裂变反应的原理加以证实:

一个中子打入铀235中,会打出2-3个中子,核内的稳定结构被破坏了,某几个质子间失去了媒介,相互间巨大的斥力,使原本一个整体的铀原子撕裂,裂变反应由此产生。

由于在分裂过程中,铀核的结构被破坏,被打乱的中子与质子将依靠“强力”重新“整合”,所以才会裂变为不同的中等质量的元素。

但是,这里还要强调一点,并不是铀235只要丢失两三个中子就会裂变,发生裂变反应的条件虽然与失去一定数量的中子有绝对关系,但也应该与原子核内中子与质子的排列状态有关。如果对核内结构的破坏力不足以引发斥力作用,裂变反应是不会发生的。

事实表明铀233也是在自然界中存在的,而且它也是一种可以发生裂变反应的物质。

铀238不容易裂变,正是因为它的中子较多,原子核内质子与中子的排列使结构更加稳定,从中打出几个中子并不能破坏核内结构的稳定性。

核裂变反应和聚变反应是可逆的两种核反应。科学早已证明,所有较轻的原子核都可以在一定的高温中聚变成更重的

原子,比如:氢聚合为氦、氦聚合成碳、碳聚合成氧、氧聚合成硅等。

与此相反,除了氢及其同位数以外所有原子核都可以发生裂变反应——必要条件是让它们失去相应的中子数并破坏原子核内的稳定结构。如果把宇宙中所有的中子都“消灭”掉,那么整个宇宙中必然是氢元素的世界。

因此,中子本身就是强力的媒介,没有中子隐含的电场就没有强相互作用——强力也是电场力。

对强力的研究根本不用深入到“夸克”的范畴,在原子核这一阶层就足够了。

物质间相互作用遵循着一定的规律,无论在哪一阶层,都可以通过“类推”而得知,分子是中性的,中子也是中性的,从分子与分子间的作用机理,我们可推知中子与中子间的作用;原子核与核之间是相排斥的,质子与质子也是相排斥的,从原子的核与核的结合原理,我们可推知质子与质子间的结合原理。在“夸克”领域,各种粒子的结合之谜也就不言而喻了。

没有“强力”,是电场力在“作怪”。

自然界的各种力都是电磁力的不同的表现形式,人类思维的局限性把统一的基本力“肢解”成了所谓的四种力。就好像一群人蒙上眼睛去摸大象,有的说“大象就是一对大长牙”,有的说“大象就是一对大耳朵”,还有的扯住大象的尾巴说“这是一条猪尾巴”。如果你告诉他,这是大象的尾巴,它长在大象的屁股上,他会瞪红了眼睛跟你犟。

为什么不跳出“三界外”去看整个大象呢?

唯物论者提醒大家:别在强力的问题上浪费时间了,退一步海阔天高,转过头心明眼亮!

所谓四种基本力,其本质都属于电磁力。

正负电是万物的本元,电磁力是万力的本源。

自然界应该只有两种力:一种是电场力,另一种是运动电场的伴生力——磁力。

14楼“反重力”浮出水面

关于“反重力”一词,历来被“主流科学界”嗤之以鼻。

一位前苏联科学家就曾戏言:为什么要反重力呢?没有重力就没有人类,我不反对重力。

曾几何时,在主流物理学界,谁敢提“反重力”这一概念,那无疑要受到围攻,成为众矢之的,即使不“卷铺盖走人”,也会被赶到“零丁洋里叹零丁”去。

在人们头脑中固守的定义是,“质量”是造成引力的原因,没有“反质量”,哪来的“反重力”呢?

然而,学过辩证法的人都会坚定不移地得出这样的结论:有引力,就必然有反引力(斥力),因为引力和斥力是“辩证统一”的,矛盾双方少了一方,则另一方不会存在。

在物理学中,电磁力被分为两种力,即电场力和磁场力。我们许多人一提到电磁力,马上就首先想到磁铁的力,而忽略了更重要的另一个方面,电场力。

1987年,中国四川的刘武青先生通过实验发现,电磁力对重力有影响,他于当年向中国专利局提交了名为“建立电磁力减轻物体重量概念的教具”的发明申请,他的实验结果已被许多人的重复实验所证实。

其后不久,一位在芬兰坦佩雷大学就职的俄国物理学家欧仁?波德克勒特诺夫也声称自己的一项试验表明电磁力对重力有影响。

与此同时,美国一位叫做雷宁(音译)的女科学家也在多家科学杂志发表论文,阐明可以通过实验证实电磁力能够影响物体重量。

然而,他们都侧重于对磁力的研究,而没有重视宇宙中电场力的普遍存在。磁力对重力虽有影响,但影响是很小的,因为磁力不是重力的本质,它只是电场的一种伴生力,它形成的“反重力”微乎其微。

多年来,反重力一直没有被人发现,并不等于这种作用不存在。

2003年2月,美国太空总署首次在媒介使用“反引力”一词,并且宣布在宇宙中找到了它。这在科学界掀起一阵“骚动”,许多科学家开始不再回避这一概念,看来观念还是进步了。

但是,反引力如何而生,这却成为人们争论不休的话题。

“暗能量”?反物质?……闹哄哄众说纷纭,叽喳喳莫衷一是。

颇有戏剧性的是,其实,反重力现象早就已经被人发现,只是一次次被“权威”机构阻隔在重门之外。

早在上世纪20年代初,美国发明家托马斯?汤森?布朗(Thomas Townsend Brown)就发现:只要以很高的电压将直流电输入极板电容器,就会在某个方向产生一个微弱的推力。大学期间,他在老师保罗?别费尔德的指导下,多次重复做过这个实验。

后来,这一现象被称为“别费尔德-布朗效应”。

布朗是个善于动手的发明家,但他对理论研究并不感兴趣,虽然他当时就意识到自己发现的现象可能是一种反重力,但他并没有对这种现象的本质做更多的研究,更没有提出合理的解释,所以他的实验只是在媒体一闪而过,没有引起科学界的足够重视。

后来,布朗先生到美国海军服役,在军队里也做过同样的实验。但遗憾的是,由于主流科学界对引力的错误认识,使他的实验被阻挡在科学的门外。

苦闷的布朗终于对美国的科学界失望,索性自己组建了一个委员会,去追寻传说中的外星人去了。这更使他受到了科学界的嘲笑,他的声誉受到影响,实验也逐渐被人淡忘。

无独有偶,这一现象在八十年代又重新被人发现。

1980年英国的一位大学教授约翰?西尔先生发现,把一个圆盘形的电容器(正极在中心,负极在边沿)充电至10万伏时,电容器会高速旋转并飞向空中,这就是一直让人莫明其妙的“悬浮盘”。

两位前辈都发现了反重力,可惜的是,没有人深入研究这种现象。

但是,有一位NASA(美国航空航天局)的项目转包人杰夫?卡梅伦先生却以敏锐的科学洞察力注意到这一现象。他同样发现充以高压直流电的极板电容会忽然出现类似“抽搐”的现象,他开始重视“别费尔德-布朗效应”,并着手研究,发明了一种叫做“飘升机”的玩具,充以直流高压电时,会飞上天空。

2001年6月,杰夫?卡梅伦先生把他设计的反重力装置原理图公布到因特网上。

2002年初,西雅图一位26岁的年轻先生蒂姆?文图拉看到卡梅伦的“飘升机”图样,亲手仿制了一个,果然也飞了起来。

从此,“飘升机”首先在美国兴起,继而成了全球性的民间玩具。

令人遗憾的是,这种现象被解释成“离子风作用”。

麻省理工学院的一位科学家雷纳?魏斯说:“这一切没有任何神秘之处”,在他看来,“飘升机和气垫船没什么区别”。

电场确实可以产生“离子风”,但它的作用并不是电容极板飞起来的全部原因。

——当然,在没有解开重力本质之前,谁敢轻易下结论呢?

重力的本质是电场力,极板电容产生的高压电场必然带有反重力成份。

但是,在这种现象中,极板电容运动的方向很不稳定,它并不一定向上飞去,这才是科学界不能接受反重力观点的原

因——反重力的方向应该是垂直向上的,怎么可以胡乱地飞呢?

这是问题的关键所在,充以高压直流电的极板电容将会产生正、负两个电场,它在一个负电场环境中,运动状态当然是不稳定的。这是因为:引力和斥力是对立的又是统一的。它有产生反重力的一面,还有产生“亲重力”的一面,这种双重电场的作用,是不可能稳定的,这正是几位前辈不能确定反重力现象的根本原因。

而且,在地面附近,即使能够设计出反重力的装置来,也不可能向上飞去。这是因为我们的地表是“电中性”的,任何电场对中性的物质仍然会产生引力,这就决定了地表附近不能产生出反重力来。

电场对中性物质的作用力,是复杂的。我们的地球表面是“电中性”的,在这种环境中,无论是正电场还是负电场,都同样对中性的地壳产生引力,反重力现象怎么会那么明显呢?

正是这个中性的地壳,让我们对引力的认识发生了误会。

引力与斥力的复杂作用,只有辩证法才能解释清楚,没有先进的哲学理论去指导,自然科学的发展必然是盲目的。如果唯心论者不是太介意的话,那么,我要在这里高呼一声:辩证唯物论万岁!

希望我的呼声不会引来一阵“狂吠”!——其实有很多人可能早已吠叫不止了。

《万有引力定律的应用》教案(1)(1)

万有引力定律的应用 【教育目标】 一、知识目标 1.了解万有引力定律的重要应用。 2.会用万有引力定律计算天体的质量。 3.掌握综合运用万有引力定律和圆周运动等知识分析具体问题的基本方法。 二、能力目标 通过求解太阳、地球的质量,培养学生理论联系实际的能力。 三、德育目标 利用万有引力定律可以发现未知天体,让学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点。 【重点、难点】 一、教学重点 对天体运动的向心力是由万有引力提供的理解 二、教学难点 如何根据已有条件求中心天体的质量 【教具准备】 太阳系行星运动的挂图和FLASH动画、PPT课件等。 【教材分析】 这节课通过对一些天体运动的实例分析,使学生了解:通常物体之间的万有引力很小,常常觉察不出来,但在天体运动中,由于天体的质量很大,万有引力将起决定性作用,对天文学的发展起了很大的推动作用,其中一个重要的应用就是计算天体的质量。 在讲课时,应用万有引力定律有两条思路要交待清楚. 1.把天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动,即F引=F向,用于计算天体(中心体)的质量,讨论卫星的速度、角速度、周期及半径等问题. 2.在地面附近把万有引力看成物体的重力,即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速度的问题。 这节内容是这一章的重点,这是万有引力定律在实际中的具体应用.主要知识点就是如何求中心体质量及其他应用,还是可发现未知天体的方法。 【教学思路设计】 本节教学是本章的重点教学章节,用万有引力定律计算中心天体的质量,发现未知天体显示了该定律在天文研究上的重大意义。 本节内容有两大疑点:为什么行星运动的向心力等于恒星对它的万有引力?卫星绕行星运动的向心力等于行星对它的万有引力?我的设计思想是,先由运动和力的关系理论推理出行星(卫

高一年级物理必修二知识点万有引力

高一年级物理必修二知识点万有引力 定义: 万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小。 两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r^2,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量,其值约为6.67×10的负11次方单位N·m2/kg2。为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。 万有引力的推导: 若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即: ω=2π/T(周期) 如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为 mrω^2=mr(4π^2)/T^2 另外,由开普勒第三定律可得 r^3/T^2=常数k' 那么沿太阳方向的力为 mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2 由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。从太阳的角度看,(太阳的质量M)(k'')(4π^2)/r^2 是太阳受到沿行星方向的力。因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k'包含了太阳的质量M,k''包含了行星的质量m。由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,它称为万有引力。 如果引入一个新的常数(称万有引力常数),再考虑太阳和行星的质量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示为 万有引力=GmM/r^2 两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体*在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。 重力,就是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。 任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力,有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种,两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/1035,质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏/米的电磁力的1/1010。因此研究粒子间的作用或粒子在电子显微镜和加速器中运动时,都不考虑万有引力。一般物体之间的引力也是很小的,例如两个直径为1米的铁球,紧靠在一起时,引力也只有1.14×10^(-3)牛顿,相当于0.03克的一小滴水的重量。但地球的质量很大,这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力。所以研究物体在地球引力场中的运动时,通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大,乘积就更大,巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。引力就成了支配天体运动的的一种力。恒星的形成,在高温状态下不弥散反而逐渐收缩,最

高中物理《万有引力定律》知识点

高中物理《万有引力定律》知识点 万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小。 两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=Gmm/r^2,即万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量,其值约为6.67×10的负11次方单位N·m2/kg2。为英国科学家卡文迪许通过扭秤实验测得。 万有引力的推导:若将行星的轨道近似的看成圆形,从开普勒第二定律可得行星运动的角速度是一定的,即:ω=2π/T 如果行星的质量是m,离太阳的距离是r,周期是T,那么由运动方程式可得,行星受到的力的作用大小为mrω^2=mr(4π^2)/T^2 另外,由开普勒第三定律可得 r^3/T^2=常数k' 那么沿太阳方向的力为 mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2 由作用力和反作用力的关系可知,太阳也受到以上相同大小的力。从太阳的角度看,

(太阳的质量m)(k'')(4π^2)/r^2 是太阳受到沿行星方向的力。因为是相同大小的力,由这两个式子比较可知,k'包含了太阳的质量m,k''包含了行星的质量m。由此可知,这两个力与两个天体质量的乘积成正比,它称为万有引力。 如果引入一个新的常数(称万有引力常数),再考虑太阳和行星的质量,以及先前得出的4·π2,那么可以表示为万有引力=Gmm/r^2 两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。 重力,就是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。 任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力,有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力、电磁力合称

万有引力定律的应用教案

《万有引力定律应用》教案 【教学目标】 1.知识与技能 (1)会计算天体的质量. (2)会计算人造卫星的环绕速度. (3)知道第二宇宙速度和第三宇宙速度. 2.过程与方法 (1)通过自主思考和讨论与交流,认识计算天体质量的思路和方法 (2)预测未知天体是万有引力定律最辉煌的成就之一.引导学生让学生经历科学探究的过程,体会科学探究需要极大的毅力和勇气. (3)通过对海王星发现过程的了解,体会科学理论对未知世界探索的指导作用. (4)由牛顿曾设想的人造卫星原理图,结合万有引力定律和匀速圆周运动的知识推出第一宇宙速度. (5)从卫星要摆脱地球或太阳的引力而需要更大的发射速度出发,引出第二宇宙速度和第三宇宙速度. 3.情感、态度与价值观 (1)体会和认识发现万有引力定律的重要意义. (2)体会科学定律对人类探索未知世界的作用. 【教材分析】 这节课通过对一些天体运动的实例分析,使学生了解:通常物体之间的万有引力很小,常常觉察不出来,但在天体运动中,由于天体的质量很大,万有引力将起决定性作用,对天 体质量的计算,对天文学的发展起了方大的推动作用,其中一个重要的应用就是计算天体的质量. 1.从天体质量的计算,是发现海王星的成功事例,注意对学生研究问题的方法教育,即提出问题,然后猜想与假设,接着制定计划,应按计划计算出结果,最后将计算结果同实际结合对照....直到使问题得到解决. 2.把天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动,即F引=F向,用于计算天体(中心 3.在地面附近把万有引力看成物体的重力,即F引=mg.主要用于计算涉及重力加速

【教学重点】 1.人造卫星、月球绕地球的运动;行星绕太阳的运动的向心力是由万有引力提供的2.会用已知条件求中心天体的质量 【教学难点】 根据已有条件求天体的质量和人造卫星的应用. 【教学过程及师生互动分析】 自从卡文迪许测出了万有引力常量,万有引力定律就对天文学的发展起了很大的推动作用,这节课我们来学习万有引力定律在天文学上的应用. (一)天体质量的计算 提出问题引导学生思考:在天文学上,天体的质量无法直接测量,能否利用万有引定 律和前面学过的知识找到计算天体质量的方法呢? 1.基本思路:在研究天体的运动问题中,我们近似地把一个天体绕另一个天体的运动 看作匀速圆周运动,万有引力提供天体作圆周运动的向心力. 2.计算表达式: 例如:已知某一行星到太阳的距离为r,公转周期为T,太阳质量为多少? 分析:设太阳质量为M,行星质量为m,由万有引力提供行星公转的向心力得: ,∴ 提出问题引导学生思考:如何计算地球的质量?学生讨论后自己解决 分析:应选定一颗绕地球转动的卫星,测定卫星的轨道半径和周期,利用上式求出地球质量。因此上式是用测定环绕天体的轨道半径和周期方法测被环绕天体的质量,不能测环 绕天体自身质量. 对于一个天体,M是一个定值.所以,绕太阳做圆周运动的行星都有.即开普勒

人教版高中物理必修二万有引力练习题

高中物理学习材料 (灿若寒星**整理制作) 万有引力练习 1.关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实,下列说法中正确的是() A.天王星、海王星和冥王星,都是运用万有引力定律、经过大量计算后而发现的B.在18世纪已经发现的7个行星中,人们发现第七个行星——天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差,于是有人推测,在天王星轨道外还有一个行星,是它的存在引起了上述偏差 C.第八个行星,是牛顿运用自己发现的万有引力定律,经大量计算而发现的D.冥王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究后共同发现的 答案:B 解析:只要认真阅读教材,便能作出正确判断。 2.2007年1月17日,我国在西昌发射了一枚反卫星导弹,成功地进行了一次反卫星武器试验。相关图片如图所示,则下列说法正确的是() A.火箭发射时,由于反冲而向上运动 B.发射初期时,弹头处于超重状态,但它受到的重力越来越小

C.高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等 D.弹头即将击中卫星时,弹头的加速度大于卫星的加速度 答案:ABC 解析:火箭发射时,向下喷出高速高压燃气,得到反冲力,从而向上运动,而且燃气对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力为作用力与反作用力,大小一定相等,故A、C正确;发射初期,弹头加速度向上,处于超重状态,但随它离地高度的增大,重 力越来越小,B正确。由 GMm (R+h)2 =ma可知,弹头击中卫星时,在同一高度处,弹头与 卫星的加速度大小相等,D错误。 3.(2012·河北冀州中学高一期中)宇航员乘飞船前往A星球,其中有一项任务是测该星球的密度。已知该星球的半径为R,引力常量为G。结合已知量有同学为宇航员设计了以下几种测量方案。你认为不正确的是() A.当飞船绕星球在任意高度运行时测出飞船的运行周期T B.当飞船绕星球在任意高度运行时测出飞船的运行周期T和飞船到星球的距离h C.当飞船绕星球表面运行时测出飞船的运行周期T D.当飞船着陆后宇航员测出该星球表面的重力加速度g 答案:A 4.(南京市板桥中学12~13学年高一下学期期中) “嫦娥二号”已于2010年10月1日发射,其环月飞行的高度距离月球表面100km,所探测到的有关月球的数据将比环月飞行高度为200km的“嫦娥一号”更加

2 第2节 万有引力定律

第2节万有引力定律 学习目标核心素养形成脉络 1. 知道太阳与行星间存在引力. 2.能利用开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳 与行星之间的引力表达式. 3.理解万有引力定律内容、含义及适用条件. 4.认识万有引力定律的普遍性,能应用万有引力 定律解决实际问题. 一、行星与太阳间的引力 1.太阳对行星的引力:太阳对不同行星的引力,与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,即F∝ m r2. 2.行星对太阳的引力:在引力的存在与性质上,太阳和行星的地位相同,因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同(设太阳质量为m太),即F′∝ m太 r2. 3.太阳与行星间的引力:根据牛顿第三定律F=F′,所以有F∝ mm太 r2,写成等式就是F =G mm太 r2. 二、月—地检验 1.猜想:维持月球绕地球运动的力与使物体下落的力是同一种力,遵从“平方反比”的规律. 2.推理:物体在月球轨道上运动时的加速度大约是它在地面附近下落时的加速度的 1 602.3.结论:计算结果与预期符合得很好.这表明:地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,与太阳、行星间的引力遵从相同的规律. 三、万有引力定律 1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间距离r的二次方成反比.2.表达式:F=G m1m2 r2. 3.引力常量G:由英国物理学家卡文迪什测量得出,常取G=6.67×10-11N·m2/kg2. 思维辨析

(1)万有引力不仅存在于天体之间,也存在于普通物体之间.() (2)引力常量是牛顿首先测出的.() (3)物体间的万有引力与它们间的距离成反比.() (4)根据万有引力定律表达式可知,质量一定的两个物体若无限靠近,它们间的万有引力趋于无限大.() 提示:(1)√(2)×(3)×(4)× 基础理解 (1)如何通过天文观测计算月球绕地球转动时的向心加速度呢? (2)如图所示,天体是有质量的,人是有质量的,地球上的其他物体也是有质量的. ①任意两个物体之间都存在万有引力吗?为什么通常两个物体间感受不到万有引力,而太阳对行星的引力可以使行星围绕太阳运转? ②地球对人的万有引力与人对地球的万有引力大小相等吗? 提示:(1)通过天文观测我们可以获得月球与地球之间的距离以及月球的公转周期,所 以我们可以利用a n=4π2 T2r计算月球绕地球运动时的向心加速度. (2)①任意两个物体间都存在着万有引力.但由于地球上物体的质量一般很小(与天体质量相比),地球上两个物体间的万有引力远小于地面对物体的最大静摩擦力,通常感受不到,但天体质量很大,天体间的引力很大,对天体的运动起决定作用. ②相等.它们是一对相互作用力. 对太阳与行星间引力的理解 问题导引 如图所示,太阳系中的行星围绕太阳做匀速圆周运动. (1)为什么行星会围绕太阳做圆周运动? (2)太阳对不同行星的引力与行星的质量是什么关系? (3)行星对太阳的引力与太阳的质量是什么关系?

(完整版)万有引力定律

行星的运动万有引力定律 学习目标: 1.了解地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)。 2.了解开普勒对行星运动的描述。 3.初步掌握万有引力定律。 学习重点: 1.地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)。 2.开普勒三大定律。 3.万有引力定律。 学习难点: 1.有关开普勒三大定律的理解和认识。 2.万有引力定律。 主要内容: 一、地心说和日心说 l.地心说:在古代,以希腊亚里士多德为代表,认为地球是 宇宙的中心。其它天体则以地球为中心,在不停地运动。这 种观点,就是“地心说”。公元二世纪,天文学家托勒密, 把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系,发展完善了“地 心说”描绘了一个复杂的天体运动图象。 2.日心说:随着天文观测不断进步,“地心说”暴露出许多问题。逐渐被波兰天文学家哥白尼提出的“日心说”所取代。波兰天文学家哥白尼经过近四年的 观测和计算,于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。“日心说” 认为,太阳不动,处于宇宙的中心,地球和其它行星 公转还同时自转。 “日心说”对天体的描述大为简化,同时 打破了过去认为其它天体和地球截然有 别的界限,是一项真正的科学革命。这 种学说和宗教的主张是相反的。为宣传 和捍卫这个学说,意大利学者布鲁诺被 宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷

的迫害,后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为:“哥白尼拦住了太阳,推动了 地球。哥白尼(1473一1543)Nicolaus Copemicus 二、开普勒行星运动三大定律 十七世纪,德国人开普勒在“日心说”的基础上,整理了他的老师,丹麦人第20多年观测行星运动的数据后,经过四年艰苦计算,总结了关于行星运动的三条规律,即: 开普勒第一定律:也叫椭圆轨道定律,它的具体 内容是:所有行星分别在大小不同的轨道上同绕太 阳运动。人阳在这些椭圆的一个焦点上。他当时算 出,火星的偏心率为0.093,是当时所知的在太阳系内最大的,因此椭圆轨道最为明显。他的这条定律否定了行星轨道为圆形的理论。 开普勒第二定律:对任意行星来说,他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律:行星绕太阳运动轨道半长轴的立方与运动周期的平方成正比。 三、万有引力定律 1.内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。 2.公式: 3.引力常量G:适用于任何两个物体,它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力,引力常量的标准值为G=6.67259×10-11N·m2/kg2,通常取G=6.67×10-11N·m2/kg2。

万有引力定律的两个重要推论

万有引力定律的两个重要推论推论1在匀质球层的空腔内任意位置处,质点受到的万有引力的合力为零,即∑F=0. 证明如图所示,一个匀质球层可以等效为许多厚度可以不计的匀质薄球壳组成.任取一个薄球壳,设球壳内有一质量为m的质点,某时刻该质点在P(任意位置)处,以质点(m)所在位置P为顶点,作两个底面积足够小的对顶圆锥.这时,两圆锥底面不仅可以视为平面,还可以视为质元. 、r2, 设空腔内质点m到两圆锥底面中心的距离分别为r 两圆锥底面的半径为R1、R2,面密度为ρ.根据万有引力定律, 两圆锥底面对质点的引力可以表示为 ΔF1=G(Δm1m)/r12=G(πR12ρm)/r12, ΔF2=G(Δm2m)/r22=G(πR22ρm)/r22. 根据相似三角形对应边成比例,有 R1/r1=R2/r2, 则两个万有引力之比为 ΔF1/ΔF2=(R1/r1)2/(R2/r2)2=1. 因为两引力方向相反,所以引力的合力ΔF1+ΔF2=0;依次类推,球壳上其他任意两对应部分对质点的合引力为零,整个球壳对质点的合引力为零,故由球壳组成的球层对质点的合引力也为零,即∑F=0. 推论2在匀质球体内部距离球心r处,质点受到的万有引力等于半径为r的球体的引力,即 F′=G(M′m)/r2. 证明如图3所示,设匀质球体的质量为M,半径为R;其内部半径为r的匀质球体的质量为M′.距球心O为r处的质点m受到的万有引力可以视为厚度为(R-r)的匀质球层和半径为r的匀质球体的引力的合力.根据匀质球层对质点的引力为零,所以质点受到的万有引力就等于半径为r匀质球体的引力.则 F′=G(M′m)/r2.① 若已知匀质球体的总质量为M,则 M′/M=r3/R3,M′=(M/R3)r3,

万有引力定律及应用

第4讲万有引力定律及应用 一、开普勒三定律的容、公式 定律容图示或公式 开普勒第一定律(轨道定律)所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上 开普勒第二定律(面积定律)对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间扫过的面积相等 开普勒第三定律(周期定律)所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它 的公转周期的二次方的比值都相等 a3 T2= k,k是一个与行星无关 的常量 自测1 (2016·全国卷Ⅲ·14)关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是( ) A.开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律 B.开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律 C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因 D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律 答案 B 解析开普勒在天文观测数据的基础上总结出了行星运动的规律,但没有找出行星运动按照

这些规律运动的原因,而牛顿发现了万有引力定律. 二、万有引力定律 1.容 自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量 m 1和m 2的乘积成正比,与它们之间距离r 的二次方成反比. 2.表达式 F = G m 1m 2 r 2,G 为引力常量,G =6.67×10-11N ·m 2/kg 2. 3.适用条件 (1)公式适用于质点间的相互作用,当两个物体间的距离远大于物体本身的大小时,物体可视为质点. (2)质量分布均匀的球体可视为质点,r 是两球心间的距离. 4.天体运动问题分析 (1)将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供. (2)基本公式:

万有引力定律的推导及完美之处

万有引力定律的推导及完美之处 现在由开普勒第一定律来求行星所受的力的量值。既然轨道为椭圆,我们就可把轨道方程写为 1cos P r e θ=+ 或1cos e P P μθ=+ 把这关系式1cos e P P μθ=+代入比耐公式 2222()d F h d m μμμθ+=- ,就得到 222222 22()d mh h m F mh d P P r μμμμθ=-+=-=- 这表明行星所受力是引力,且与距离平方成反比。 乍一看来,似乎不需要开普勒第三定律就已经能推出胡克的万有引力公式。其实不然,我们并不能把 22h m F P r =-化成22k m F r =-,因为式22h m F P r =-中的h 和P 对每一个行星来讲都具有不同的数值(2r h θ=,1r μ=,P 为椭圆曲线正焦弦长度的一半),而式中的2k 是一个与行星无关的常数。 开普勒第一定律:行星绕太阳作椭圆运行,太阳位于椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律:行星和太阳之间的连线,在相等的时间内所扫过的面积相等。 开普勒第三定律:行星公转的周期的平方和轨道半长轴的立方成正比。 为了能把22h m F P r =-化为 22k m F r =-,就得利用开普勒第三定律,由行星公转的周期得 22324T P a h π= 虽然h 和P 都是和行星有关的常数,但根据开普勒第三定律中2 3T a 是与行星无关的常数,可以得到2P h (或2 h P )是一个与行星无关的常数(即跟行星质量无关,而是由太阳决定了行 星轨道的性质)。因而可以令22h k P =,我们就可以把22h m F P r =-化为 22k m F r =-, 即 2222h m k m F P r r =-=-

万有引力定律应用的12种典型案例

3232 万有引力定律应用的12种典型案例 万有引力定律不仅是高考的一个大重点,而且是自然科学的一个重大课题,也是同学们最感兴趣的科学论题之一。 特别是我国“神州五号”载人飞船的发射成功,更激发了同学们研究卫星,探索宇宙的信心。 下面我们就来探讨一下万有引力定律在天文学上应用的12个典型案例: 【案例1】天体的质量与密度的估算 下列哪一组数据能够估算出地球的质量 A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球表面的重力加速度与地球的半径 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.地球表面卫星的周期与地球的密度 解析:人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动。月球也是地球的一颗卫星。 设地球的质量为M ,卫星的质量为m ,卫星的运行周期为T ,轨道半径为r 根据万有引力定律: r T 4m r Mm G 22 2π=……①得: 2 32G T r 4M π=……②可见A 正确 而T r 2v π= ……由②③知C 正确 对地球表面的卫星,轨道半径等于地球的半径,r=R ……④ 由于3 R 4M 3 π= ρ……⑤结合②④⑤得: G 3T 2π = ρ 可见D 错误 地球表面的物体,其重力近似等于地球对物体的引力 由2R Mm G mg =得:G g R M 2=可见B 正确

3333 【探讨评价】根据牛顿定律,只能求出中心天体的质量,不能解决环绕天体的质量;能够根据已知条件和已知的常量,运用物理规律估算物理量,这也是高考对学生的要求。总之,牛顿万有引力定律是解决天体运动问题的关键。 【案例2】普通卫星的运动问题 我国自行研制发射的“风云一号”“风云二号”气象卫星的运行轨道是不同的。“风云一号”是极地圆形轨道卫星,其轨道平面与赤道平面垂直,周期为12 h ,“风云二号”是同步轨道卫星,其运行轨道就是赤道平面,周期为24 h 。问:哪颗卫星的向心加速度大哪颗卫星的线速度大若某天上午8点,“风云一号”正好通过赤道附近太平洋上一个小岛的上空,那么“风云一号”下次通过该岛上空的时间应该是多少 解析:本题主要考察普通卫星的运动特点及其规律 由开普勒第三定律T 2 ∝r 3 知:“风云二号”卫星的轨道半径较大 又根据牛顿万有引力定律r v m ma r Mm G 22==得: 2r M G a =,可见“风云一号”卫星的向心加速度大, r GM v = ,可见“风云一号”卫星的线速度大, “风云一号”下次通过该岛上空,地球正好自转一周,故需要时间24h ,即第二天上午8点钟。 【探讨评价】由万有引力定律得:2M a G r = ,v = ω= 2T = ⑴所有运动学量量都是r 的函数。我们应该建立函数的思想。 ⑵运动学量v 、a 、ω、f 随着r 的增加而减小,只有T 随着r 的增加而增加。 ⑶任何卫星的环绕速度不大于7.9km/s ,运动周期不小于85min 。 ⑷学会总结规律,灵活运用规律解题也是一种重要的学习方法。 【案例3】同步卫星的运动 下列关于地球同步卫星的说法中正确的是: A 、为避免通讯卫星在轨道上相撞,应使它们运行在不同的轨道上 B 、通讯卫星定点在地球赤道上空某处,所有通讯卫星的周期都是24h C 、不同国家发射通讯卫星的地点不同,这些卫星的轨道不一定在同一平面上

2.万有引力定律

2 万有引力定律 [学习目标] 1.了解万有引力定律得出的思维过程,知道地球上物体下落与天体运动的统一性.2.理解万有引力定律的含义,知道万有引力定律的普遍性,会用万有引力定律解决相关问题.3.了解引力常量G 的测定在科学历史上的重大意义. 一、与引力有关现象的思考 1.苹果落地的原因:苹果受到_______________. 2.月球绕地球做圆周运动的原因:受到__________________. 3.行星围绕太阳运动的向心力也是_________________. 二、万有引力定律 1.太阳与行星间引力的推导: (1)太阳对行星的引力:F ∝m r 2. (2)行星对太阳的引力:F ′∝M r 2. (3)总结F 与F ′的关系:F =F ′∝Mm r 2. 2.万有引力定律 (1)内容:任何两个物体之间都存在相互作用的 ,引力的大小与这两个物体的质量的乘积成 ,与这两个物体之间的距离的 成 . (2)表达式:F =G m 1m 2r 2. 三、引力常量 1.测定:在1798年,英国物理学家 利用 实验较精确地测出引力常量. 2.数值:国际科学联盟理事会科技数据委员会2002年推荐的引力常量数值为G =6.672(10)×10-11 N·m 2/kg 2, 通常可以取G = N·m 2/kg 2. 3.意义:使 能进行定量运算,显示出其真正的实用价值. 1.判断下列说法的正误. (1)万有引力不仅存在于天体之间,也存在于普通物体之间.( ) (2)引力常量是牛顿首先测出的.( ) (3)物体间的万有引力与它们间的距离成反比.( )

(4)根据万有引力定律表达式可知,质量一定的两个物体若距离无限靠近,它们间的万有引力趋于无限大.( ) 2.既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的, 那么在日常生活中,人们之间或人与物体之间,为什么对这种作用没有任何感觉呢? 计算两同学之间的万有引力,设两个同学质量都是 50kg ,相距 1m ,则两物体 间的万有引力是多少? 当重力加速度去g=10m/s 2时计算重力,与万有引力比较。 3.设地球表面重力加速度为g 0,物体在距离地心 4R (R 是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度 为g ,则0 g g 为( ) A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16 4.某实心均质球半径为R ,质量为M ,在球外离球面h 高处有一质量为m 的质点,则其受到的万有引力为多少?若h>>R,万有引力为多少? 1.万有引力定律表达式F =G m 1m 2r 2,式中G 为引力常量.G =6.67×10-11 N·m 2/kg 2,由英国物理学家卡文迪许在实验室中比较准确地测出. 测定G 值的意义:(1)证明了万有引力定律的存在;(2)使万有引力定律有了真正的实用价值. 2.万有引力定律的适用条件 严格地说,万有引力定律适用于计算质点间的相互作用的引力大小.常见情况如下: (1)适用于计算两个质量分布均匀的球体间的万有引力,其中r 是两个球体球心间的距离. (2)计算一个均匀球体与球外一个质点间的万有引力,其中r 为球心与质点间的距离. (3)当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似适用,其中r 为两物体质心间的距离. 3.万有引力的特点: (1)万有引力的普遍性.万有引力不仅存在于星球间,任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力. (2)万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力,它们大小相等,方向相反,分别作用于两个物体上. (3)万有引力的宏观性.在通常情况下,万有引力非常小,只是在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.

(物理)物理万有引力定律的应用练习题含答案及解析

(物理)物理万有引力定律的应用练习题含答案及解析 一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用 1.2018年是中国航天里程碑式的高速发展年,是属于中国航天的“超级2018”.例如,我国将进行北斗组网卫星的高密度发射,全年发射18颗北斗三号卫星,为“一带一路”沿线及周边国家提供服务.北斗三号卫星导航系统由静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成.图为其中一颗静止轨道卫星绕地球飞行的示意图.已知该卫星做匀速圆周运动的周期为T ,地球质量为M 、半径为R ,引力常量为G . (1)求静止轨道卫星的角速度ω; (2)求静止轨道卫星距离地面的高度h 1; (3)北斗系统中的倾斜同步卫星,其运转轨道面与地球赤道面有一定夹角,它的周期也是T ,距离地面的高度为h 2.视地球为质量分布均匀的正球体,请比较h 1和h 2的大小,并说出你的理由. 【答案】(1)2π=T ω;(2)2 3124GMT h R π (3)h 1= h 2 【解析】 【分析】 (1)根据角速度与周期的关系可以求出静止轨道的角速度; (2)根据万有引力提供向心力可以求出静止轨道到地面的高度; (3)根据万有引力提供向心力可以求出倾斜轨道到地面的高度; 【详解】 (1)根据角速度和周期之间的关系可知:静止轨道卫星的角速度2π=T ω (2)静止轨道卫星做圆周运动,由牛顿运动定律有:2 1 212π=()()()Mm G m R h R h T ++ 解得:2 312 =4π GMT h R

(3)如图所示,同步卫星的运转轨道面与地球赤道共面,倾斜同步轨道卫星的运转轨道面与地球赤道面有夹角,但是都绕地球做圆周运动,轨道的圆心均为地心.由于它的周期也是T ,根据牛顿运动定律,2 2 222=()()()Mm G m R h R h T π++ 解得:2 322 4GMT h R π 因此h 1= h 2. 故本题答案是:(1)2π=T ω;(2)2312=4GMT h R π (3)h 1= h 2 【点睛】 对于围绕中心天体做圆周运动的卫星来说,都借助于万有引力提供向心力即可求出要求的物理量. 2.a 、b 两颗卫星均在赤道正上方绕地球做匀速圆周运动,a 为近地卫星,b 卫星离地面高度为3R ,己知地球半径为R ,表面的重力加速度为g ,试求: (1)a 、b 两颗卫星周期分别是多少? (2) a 、b 两颗卫星速度之比是多少? (3)若某吋刻两卫星正好同时通过赤道同--点的正上方,则至少经过多长时间两卫星相距最远? 【答案】(1)2R g ,16R g (2)速度之比为2 87R g π 【解析】 【分析】根据近地卫星重力等于万有引力求得地球质量,然后根据万有引力做向心力求得运动周期;卫星做匀速圆周运动,根据万有引力做向心力求得两颗卫星速度之比;由根据相距最远时相差半个圆周求解; 解:(1)卫星做匀速圆周运动,F F =引向, 对地面上的物体由黄金代换式2 Mm G mg R = a 卫星 2 224a GMm m R R T π= 解得2a R T g =

万有引力定律讲解(附答案)

6.3 万有引力定律 班级: 组别: 姓名: 【课前预习】 1.万有引力定律: (1)内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小及物体的质量m 1和m 2的乘积成正比,及它们之间距离r 的二次方成反比。 (2)表达式: F =G m 1m 2r 。 2.引力常量 (1)引力常量通常取G = 6.67×10-11 N·m 2/kg 2,它是由英国物理学家卡文迪许 在实验室里测得的。 (2)意义:引力常量在数值上等于两个质量都是1kg 的质点,相距1m 时的相互吸引力。 【新课教学】 一、牛顿的“月——地”检验 1.检验的目的:地球对月亮的力,地球对地面上物体的力,太阳对行星的力,是 否是同一种力。 2.基本思路 (理论计算):如果是同一种力,则地面上物体的重力G ∝ 21R ,月球受到地球的力。 又因为地面上物体的重力mg G =产生的加速度为g ,地球对月球的力提供月球作圆周运动的向心力,产生的向心加速度,有向ma F =。 所以可得到: 又知月心到地心的距离是地球半径的60倍,即r=60R ,则有:

322107.23600 -?==?=g g r R a 向m/s 2。 3.检验的过程(观测计算): 牛顿时代已测得月球到地球的距离r 月地 = 3.8×108 m ,月球的公转周期T = 27.3天,地球表面的重力加速度g = 9.8 m /s 2,则月球绕地球运动的向心加速度: =向a (字母表达式) =向a ( (数字表达式) =向a 2.7 ×10-3m/s 2 (结果)。 4.检验的结果:理论计算及观测计算相吻合。表明:地球上物体所受地球的引力、月球所受地球的引力,及太阳、行星间的引力遵从相同的规律。 二、万有引力定律 1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小及物体的质量m 1和m 2的 乘积成正比,及它们之间的距离r 的二次方成反比,引力的方向在它们的连线上。 2.表达式: 描述式中质量的单位用kg ;距离的单位用m ;G 叫引力常量,最早由英国物理学家卡文迪许在实验室中通过对几个铅球之间万有引力的测量,比较准确的得出了G 的数值,通常取 G=6.67×10-11N·m 2/kg 2,其意义是引力常量在数值上等于两个质量都是1kg 的质点,相距1m 时的相互吸引力。(测定引力常量的意义:A.卡文迪许利用扭秤装置通过改变小球的质量和距离,证实了万有引力的存在及万有引力定律的正确性。 B.引力常量的测定使得万有引力能够进行定量计算,使万有引力定律有了真正的使用价值。) 3.万有引力的普遍性:万有引力不但存在于行星和太阳之间,也存在于宇宙中的任何天体之间。但地球上的物体,由于物体间的万有引力远小于物体的重力,所以人们很难感受或观察到,往往忽略物体间的万有引力。 4.适用条件:

人教版高中物理必修二万有引力

精品试卷 高中物理学习材料 (灿若寒星**整理制作) 万有引力 1.(单选)(2015·重庆卷)宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为 () A. 0 B. C. D. 2.(单选)(2016·南京、盐城一模)牛顿提出太阳和行星间的引力F=G后,为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同一种力,也遵循这个规律,他进行了“月—地检验”.已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍,“月—地检验”是计算月球公转的() A. 周期是地球自转周期的 B. 向心加速度是自由落体加速度的 C. 线速度是地球自转地表线速度的602倍 D. 角速度是地球自转地表角速度的602倍 3.(单选)(2017·无锡一模)据《当代天文学》2016年11月17日报道,被命名为“开普勒11145123”的恒星距离地球5 000光年,其赤道直径和两极直径仅相差6千米,是迄今为止被发现的最圆天体.若该恒星的体积与太阳的体积之比约为k1,该恒星的平均密度与太阳的平均密度之比约为k2,则该恒星的表面重力加速度与太阳的表面重力加速度之比约为() A. ·k2 B. ·k2 C. D. 4.(单选)(2017·扬州一模)2016年8月16日,我国首颗量子科学实验卫星“墨子”成功进入离地面高度为500 km的预定圆形轨道,实现了卫星和地面之间的量子通信.此前我国成功发射了第23颗北斗导航卫星G7,G7属地球静止轨道卫星.下列说法中正确的是() A. “墨子”的运行速度大于7.9 km/s B. 北斗G7可定点于扬州正上方 C. “墨子”的周期比北斗G7小 D. “墨子”的向心加速度比北斗G7小 5.(多选)(2017·南通、泰州一模)2016年8月16日,我国科学家自主研制的世界首颗量子科学家实验卫星“墨子号”成功发射并进入预定圆轨道.已知“墨子号”卫星运行轨道离地面的高度约为500 km,地球半径约为6 400 km,则该卫星在圆轨道上运行时() A. 速度大于第一宇宙速度 B. 速度大于地球同步卫星的运行速度 C. 加速度大于地球表面的重力加速度 D. 加速度大于地球同步卫星的向心加速度 6.(多选)(2017·苏州一模)2016年10月19日凌晨,“天宫二号”和“神舟十一号”在离地高度为393千米的太空相约,两个比子弹速度还要快8倍的空中飞行器安全无误差地对接在一起,假设“天宫二号”与“神舟十一号”对接后绕地球做匀速圆周运动,已知同步轨道离地高度约为36000千米,则下列说法中正确的是() A. 为实现对接,“神舟十一号”应在离地高度低于393千米的轨道上加速,逐渐靠近“天宫二号” B. “比子弹快8倍的速度”大于7.9×103 m/s C. 对接后运行的周期小于24h D. 对接后运行的加速度因质量变大而变小

万有引力定律及其应用

万有引力定律及其应用 知识网络: 常见题型 万有引力定律的应用主要涉及几个方面: (1)测天体的质量及密度:(万有引力全部提供向心力) 由r T m r Mm G 222?? ? ??=π 得2324GT r M π= 又ρπ?=33 4R M 得3233R GT r πρ= 【例1】中子星是恒星演化过程的一种可能结果,它的密度很大。现有一中子星,观测到它的自转周期为T =30 1s 。问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定,不致因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。(引力常数G =6.67?1011-m 3/kg.s 2) 点评:在应用万有引力定律解题时,经常需要像本题一样先假设某处存在一个物体再分析求解是应用万有引力定律解题惯用的一种方法。 (2)行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题:(重力近似等于万有引力) 表面重力加速度:2002R GM g mg R Mm G =∴=Θ 轨道重力加速度:()()2 2h R GM g mg h R GMm h h +=∴=+Θ 【例2】一卫星绕某行星做匀速圆周运动,已知行星表面的重力加速度为g 0,行星的质量M 与卫星的质量m 之比M /m=81,行星的半径R 0与卫星的半径R 之比R 0/R =3.6,行星与卫星之间的距离r 与行星的半径R 0之比r /R 0=60。设卫星表面的重力加速度为g ,则在卫星表

面有mg r GMm =2 …… 经过计算得出:卫星表面的重力加速度为行星表面的重力加速度的1/3600。上述结果是否正确?若正确,列式证明;若有错误,求出正确结果。 (3)人造卫星、宇宙速度: 人造卫星分类(略):其中重点了解同步卫星 宇宙速度:(弄清第一宇宙速度与发卫星发射速度的区别) 【例3】我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的。“一号”是极地圆形轨道卫星。其轨道平面与赤道平面垂直,周期是12h ;“二号”是地球同步卫星。两颗卫星相比 号离地面较高; 号观察范围较大; 号运行速度较大。若某天上午8点“风云一号”正好通过某城市的上空,那么下一次它通过该城市上空的时刻将是 。 【例4】可发射一颗人造卫星,使其圆轨道满足下列条件( ) A 、与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面的同心圆 B 、与地球表面上某一经度线是共面的同心圆 C 、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是运动的 D 、与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地面是静止的 【例5】侦察卫星在通过地球两极上的圆轨道上运行,它的运行轨道距地面高度为h ,要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件的情况下全都拍摄下来,卫星在通过赤道上空时,卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少?设地球半径为R ,地面处的重力加速度为g ,地球自转的周期为T 。 【例6】在地球(看作质量均匀分布的球体)上空有许多同步卫星,下面说法中正确的是( ) A .它们的质量可能不同 B .它们的速度可能不同 C .它们的向心加速度可能不同 D .它们离地心的距离可能不同 点评:需要特别提出的是:地球同步卫星的有关知识必须引起高度重视,因为在高考试题中多次出现。所谓地球同步卫星,是相对地面静止的且和地球有相同周期、角速度的卫星。其运行轨道与赤道平面重合。 【例7】地球同步卫星到地心的距离r 可由2223 4πc b a r =求出,已知式中a 的单位是m ,b

高一物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点总结

万有引力与航天知识点总结 一、人类认识天体运动的历史 1、“地心说”的内容及代表人物: 托勒密 (欧多克斯、亚里士多德) 2、“日心说”的内容及代表人物: 哥白尼 (布鲁诺被烧死、伽利略) 二、开普勒行星运动定律的内容 开普勒第二定律:v v >远近 开普勒第三定律:K —与中心天体质量有关,与环绕星体无关的物理量;必须是同一中心天体的星体 才可以列比例,太阳系: 333222 ===......a a a T T T 水火地地水火 三、万有引力定律 1、内容及其推导:应用了开普勒第三定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律。 K T R =23 ① r T m F 224π= ② 22π4=r m K F 2m F r ∝ F F '= ③ 2r M F ∝' 2r Mm F ∝ 2r Mm G F = 2、表达式:221r m m G F = 3、内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,引力的大小与物体的质量 m1,m2的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比。 4.引力常量:G=6.67×10-11N/m 2/kg 2,牛顿发现万有引力定律后的100多年里,卡文迪许在实验室里用扭 秤实验测出。 5、适用条件:①适用于两个质点间的万有引力大小的计算。 ②对于质量分布均匀的球体,公式中的r 就是它们球心之间的距离。 ③一个均匀球体与球外一个质点的万有引力也适用,其中r 为球心到质点间的距离。 ④两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也近似的适用,其中r 为两物体质 心间的距离。 6、推导:2224mM G m R R T π= ? 3224R GM T π =

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