万有引力定律教学反思
万有引力定律是怎样发现的教学反思
首先要吃透教材,把教材的编写意图弄明白,读懂参考教学用书很重要.
其次要备学生、备课文、备自己,有教学思路教案的格式:一教学内容分析;二教学目标(分为认知目标,技能目标,情感目标)三教学重点与难点;四学习者特征分析;五教学策略与设计;六教学过程(重点);七教学评价设计;八课后反思及自我评价.
万有引力定律的推导
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'
万有引力常数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
万有引力定律的存在问题
简介
尽管牛顿对重力的描述对于众多实践运用来说十分地精确,但它也具有几大理论问题且被证明是不完全正确的。
没有任何征兆表明重力的传送媒介可以被识别出,牛顿自己也对这种无法说明的超距作用感到不满意(参看后文条目“局限性”)。
牛顿的理论需要定义重力可以瞬时传播。
因此给出了古典自然时空观的假设,这样亦能使约翰内斯·开普勒所观测到的角动量守恒成立。
但是,这与爱因斯坦的狭义相对论理论有直接的冲突,因为狭义相对论定义了速度的极限—真空中的光速—在此速度下信号可以被传送。
牛顿的理论并不能完全地解释出水星在沿其轨道运动到近日点时出现的进动现象。
牛顿学说的预言(由其它行星的重力拖曳产生)与实际观察到的进动相比每世纪会出现43弧秒的误差。
牛顿的理论预言的重力作用下光线的偏折只有实际观测结果的一半。
广义相对论则与观察结果更为接近。
所有物体的重力质量与惯性质量相同的这一观测现象是牛顿的系统所不能解释的。
广义相对论则将它作为一个基本条件。
参看条目等效原理。
当牛顿非凡的工作使万有引力定律能够为数学公式所表示后,他仍然不满于公式中所隐含的“超距作用”观点。
他从来没有在他的文字中“赋予产生这种能力的原因”。
在其它情况下,他使用运动的现象来解释物体受到不同力的作用的原因,但是对于重力这种情况,他却无法用实验方法来确认运动产生了重力。
此外,他甚至还拒绝对这个由地面产生的力的起因提出假设,而这一切都违背了科学证据的原则。
牛顿的经典力学只适用于低速、宏观、弱引力,而不适用于高速、微观与强引力。
牛顿对重力的发现埋葬了“哲学家至今仍在愚蠢地试图探索自然”(philosophers have hitherto attempted the search of nature in vain)这句所谓的真理,就同他深信着的“有各种因素”使得“各种迄今未知的原因”是所有“自然现象”的基础。
这些基本的现象至今仍在研究中,而且,虽然存在着许多种的假设,最终答案仍然没有出。
虽然爱因斯坦的假设的确比牛顿的假设更能精确地解释确定案例中万有引力的作用效果,但是他也从来没有在他的理论中为这种能力赋予一个原因。
在爱因斯坦的方程式中,“物质告诉空间怎么扭曲,空间告诉物质怎么移动”(matter tells space how to curve,and space tells matter how to move),但是这个完全异于牛顿世界的新的思想,也不能使爱因斯坦所赋予“产生这种能力的原因”比万有引力定律使牛顿所赋予的原因更能使空间产生扭曲。
牛顿自己说:
我还没有能力去从现象中发现产生这些重力特性的原因,而且我无法臆测…我所解释的定律和丰富的天体运动的计算已经足够于说明重力的确存在并能产生效果。
一个物体可以不通过任何介质穿过真空间的距离对另一个物体产生作用,在此之上它们的活动和力可以传送自对方,这对于我来说简直就是一个天大的谬论。
因此,我相信,任何有足够的哲学思维能力的人都不会沉溺于此。
I have not yet been able to discover the cause of these properties of gravity from phenomena and I feign no hypotheses.It is enough that gravity does really exist and acts according to the laws I have explained,and that it abundantly serves to account for all the
motions of celestial bodies.That one body may act upon another at a distance through a vacuum without the mediation of anything else,by and through which their action and force may be conveyed from one another,is to me so great an absurdity that,I believe,no man who has in philosophic matters a competent faculty of thinking could ever fall into it.
需注意的是,这里使用的单词“原因(cause)”并不是“起因(cause)和影响”或者“被告导致(cause)受害者死亡”中所表示的意义。
何况,当牛顿使用单词“原因(cause)”时,他(明显地)意指为一种“解释”。
或者说,像“牛顿学说的重力是行星运动的原因”这个短语的意思就是牛顿学说的重力解释了行星的运动。
万有引力定律基本内容,急,给好评
万有引力定律(Law of universal gravitation)是艾萨克·牛顿爵士(Sir Isaac Newton)在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的解释物体之间相互作用的引力的定律。
定律内容如下:任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。
该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关,公式表示:F=G*M1M2\/(R*R)(G=6.67×10^-11N·m^2\/kg^2)。
牛顿在前人(开普勒(J.Kepler)、胡克(R.Hooke)、雷恩(C.Wyen)、哈雷(E.Halley))研究的基础上,凭借他超凡的数学能力证明,在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表了万有引力定律。
万有引力定律的发现,是17世纪自然科学最伟大的成果之一。
详细内容
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小与两物体的质量的乘积成正比,与两物体间距离的平方成反比。
如何理解万有引力定律
万有引力定律:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小与两物体的质量的乘积成正比,与两物体间距离的平方成反比。
万有引力定律公式:F=G*Mm\/R^2(G=6.67259×10^-11N?m^2\/kg^2)
理解:
1、任何两个物体都是相互吸引的。
物体不管距离多远,质量有多大,是否运动等,都存在相互的引力,而不是斥力。
2、两个物体间引力的大小与两个物体自身的质量大小有关,还与两个物体间的距离有关。
a、在其它条件相同时,物体自身质量越大,则受到的引力就越大,是正比例关系,即F1=M1K1。
如在地表附近,1KG的物体受到地球的引力小于2KG物体受到地球的引力。
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