牛顿万有引力的故事
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牛顿万有引力的故事 篇1
任何两个物体之间都存在相互吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间，称为万有引力。
牛顿发现万有引力的原因很多，主要为以下几点：首先是科学发展的要求。
在牛顿之前，有很多天文学家在对宇宙中的星星进行观察。
开普勒对这些观测结果进行了分析总结，得到开普勒三定律：
(1)所有行星都绕太阳做椭圆运行，太阳在所有椭圆的公共焦点上；
(2)行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积；
(3)所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
开普勒三定律是不容置疑的，但为什么会这样呢?是什么让它们做加速不为零的运动?
牛顿经过研究思考解决了这个问题：物体之间存在万有引力。
当然，他发现万有引力定律是一个漫长而曲折的过程。
其次是个人原因。牛顿发现万有引力定律，虽然是科学发展的要求，生产力发展的原因，但我们不能忽略牛顿本人的一些因素——聪明，勤于思考，拥有一定的知识量。
据《物理学史》记载，牛顿在发现万有引力定律的那一段时间，真正地废寝忘食(每天魂不守舍，在食堂吃饭，饭碗在前，他在发呆。去食堂吃饭，却走错了方向。一些老师在校园后的沙滩上散步时，看见了一些古怪的算式和符号)。
1669年，他年仅26岁，就担任了剑桥的数学教授，1672年当选为英国皇家学会会员。
英国皇家学会不是一般人能进去的，那是科学研究中心，里面都是一流的科学家。
1666年，23岁的艾萨克·牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。看到他白皙的皮肤和金色的长发，很多人以为他还是个孩子。他身体瘦小，沉默寡言，性格严肃，这使人们更加相信他还是个孩子。他那双锐利的眼睛和整天写满怒气的表情更是拒人于千里之外。
黑死病席卷了伦敦，夺走了很多人的生命，那确实是段可怕的日子。
大学被迫关闭，像艾萨克·牛顿这样热衷于学术的人只好返回安全的乡村，期待着席卷城市的病魔早日离去。
在乡村的日子里，牛顿一直被这样的问题困惑：是什么力量驱使月球围绕地球转，地球围绕太阳转?为什么月球不会掉落到地球上?为什么地球不会掉落到太阳上?
坐在姐姐的果园里，牛顿听到熟悉的声音，“咚”的一声，一只苹果落到草地上。
他急忙转头观察第二只苹果落地。第二只苹果从外伸的树枝上落下，在地上反弹了一下，静静地躺在草地上。
苹果落地虽没有给牛顿提供答案，但却激发这位年轻的科学家思考一个新问题：苹果会落地，而月球却不会掉落到地球上，苹果和月亮之间存在什么不同呢?
第二天早晨，天气晴朗，牛顿看见小外甥正在玩小球。他手上拴着一条皮筋，皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球，然后越来越快，最后小球就径直抛出。
牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。
两种力量作用于小球，这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。
同样，也有两种力量作用于月球，即月球运行的“推动力”和“重力”的拉力。
正是在重力作用下，苹果才会落地。牛顿首次认为，重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力，有可能是普遍存在的吸引力，不但适用于硕大的天体之间，而且适用于各种体积的物体之间。
苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是万有引力作用的结果。人们普遍认为，适用于地球的自然定律与太空中的定律大相径庭。
牛顿的万有引力定律沉重打击了这一观点，它告诉人们，支配自然和宇宙的法则是很简单的。牛顿推动了引力定律的发展，指出万有引力不仅仅是星体的特征，也是所有物体的特征。作为所有最重要的科学定律之一，万有引力定律及其数学公式已成为整个物理学的基石。
当时牛顿提出了万有引力理论，得出万有引力的公式，F=Gm1m2/r2。因为公式中的“G”数值实在太小了，直到1798年英国物理学家卡文迪许利用著名的卡文迪许扭秤(即卡文迪许实验)才较精确地测出了引力恒量的数值。万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。
牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律，而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外，还受到太阳的引力，从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外，他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。
根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后，才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上，从而创立了天体力学。简单地说，质量越大的东西产生的引力越大，地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。
17世纪早期，人们已经能够区分很多力，比如摩擦力、重力、空气阻力、电力和人力等。牛顿首次将这些看似不同的力准确地归结到万有引力概念里：苹果落地，人有体重，月亮围绕地球转，所有这些现象都是由相同原因引起的。牛顿的万有引力定律简单易懂，涵盖面广。牛顿的万有引力概念是所有科学中最实用的概念之一。牛顿认为万有引力是所有物质的基本特征，这成为大部分物理科学的理论基石。
牛顿万有引力的故事 篇2
1666年的秋天，在英国北部林肯郡一个名叫乌尔斯索普的村庄里，发生了这样一件"小事":一天傍晚，学习了一天的牛顿感到有些疲倦，他想休息一下，于是，信步来到自家的苹果园里，坐在一棵苹果树下，欣赏着满园的果实.面对这美妙和谐的大自然，牛顿总是隐隐约约地感到，在神秘的自然界后面，一定有某种规律在支配着它的运动，可是这个规律是什么呢?苹果的阵阵幽香，不知不觉又使牛顿沉浸于天体运动之谜的思考之中.。
一个苹果从恰好树上落下来。这时候，他忽然想到，为什么苹果总是垂直落向地面呢?为什么苹果不向外侧或向上运动，而总是向着地球中心运动呢?无疑地，这是地球向下拉着它，有一个向下的拉力作用在物体上，而且这个向下的`拉力总和必须指向地球中心，而不是指向地球的其他部分。所以苹果总是垂直下落，或者总是朝向地球的中心。苹果向着地球，也可看成是地球向着苹果，物体和物体之间是相互朝着对方运动的。物体之间的作用力必须正比于它们的质量。
这个力，就是我们后来所称的万有引力。
牛顿万有引力的故事 篇3
牛顿二十三岁时，鼠疫流行于伦敦。剑桥大学为预防学生受传染，通告学生休学回家避疫，学校暂时关闭。牛顿回到故乡林肯郡乡下。在乡下度过的休学日子里，他从没间断过学习和研究。万有引力、微积分、光的分析等发明的基础工作，都是这个期间完成的。
那时，乡下的孩子是常常用投石器打几个转转之后，把石抛得很远。他们还可以把一桶牛奶用力从头上转过，而牛奶不掉下来。
这些事实使他怀疑起来：“什么力量使投石器里面的石头，以及水桶里的牛奶不掉下来呢？对于这个问题，他曾想到刻卜勒和伽利略的思想。他从浩瀚的宇宙太空，周行不息的行星，广寒的月球，直至庞大的地球，进而想到这些庞然大物之间力的相互作用。这时，牛顿一头扎进”引力“的计算和验证中了。牛顿计划用这个原理验证太阳系各行星的行动规律。他首先推求月球距地球的距离，由于引用的资料数据不正确，计算的结果错了。因为依理推算月球围绕地球转，每分钟的向心加速度应是十六英尺，但据推算仅得十三点九英尺。在失败的困境中，牛顿毫不灰心和气馁，反而以更大的努力进行辛勤地研究。整整经过了七个春秋寒暑，到三十岁时终于把举世闻名的”万有引力定律“全面证明出来，奠定了理论天文学、天体力学的基础。
这时期牛顿还对光学进行了研究，发现了颜色的根源。一次，他在用自制望远镜观察天体时，无论怎样调整镜片，视点总是不清楚。他想，这可能与光线的折光有关。接着就实验起来。他在暗室的窗户上留一个小圆孔用来透光，在室内窗孔后放一个三棱镜，在三棱镜后挂好白屏接受通过三棱镜折进的光。结果，大出意外，牛顿惊异地看到，白屏上所接受的折光呈椭圆形，两端现出多彩的颜色来。对这个奇异的现象，牛顿进行了深入的思考。得知光受折射后，太阳的白光散为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。因此，白光（阳光）是由红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫七色光线汇合而成。自然界雨后天晴，阳光经过天空中余围的雨滴的折射、反射，形成五彩缤纷的虹霓，正是这个道理。
经过进一步研究，牛顿指出世界万物所以有颜色，并非其自身有颜色。太阳普照万物，各物体只吸收它所接受的颜色，而将它所不能接受的颜色反射出来。这反射出来的颜色就是人们见到的各种物体的颜色。这一学说准确地道出颜色的根源，世界上自古以来所出现的各种颜色学说都被它所推翻。
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