物理與文化 第二章經(jīng)典力學(xué)的建立與發(fā)展

兩岸青山相對(duì)出，孤帆一片日邊來。——李白《望天門山》大自然及其法則在黑暗中隱藏上帝說：“派牛頓去吧”于是，一切豁然開朗?！寻兀?8世紀(jì)英國著名詩人）

經(jīng)典力學(xué)？◎¤◎

質(zhì)點(diǎn)勻變速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)量守恒機(jī)械能守恒……第二章經(jīng)典力學(xué)的建立與發(fā)展§1運(yùn)動(dòng)的描述§2從哥白尼到開普勒§3伽利略與近代科學(xué)§4牛頓與經(jīng)典力學(xué)§5守恒定律和航天原理§1運(yùn)動(dòng)的描述微觀介觀宏觀宇觀量子力學(xué)經(jīng)典力學(xué)天體物理42個(gè)數(shù)量級(jí)10-7m以上的客體，其下限相當(dāng)于有機(jī)大分子的尺寸.我們?nèi)粘Ｉ钪兴佑|到的都屬于宏觀世界?！?.1宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律最簡(jiǎn)單，但又是最普遍的運(yùn)動(dòng)形式——機(jī)械運(yùn)動(dòng)定義：物體的位置隨時(shí)間發(fā)生變化的運(yùn)動(dòng)，稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。伽利略

為了研究運(yùn)動(dòng)變化的規(guī)律，首先要對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述參考系坐標(biāo)系§1.2運(yùn)動(dòng)的描述坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系自然坐標(biāo)系極坐標(biāo)系慣性系:慣性定律在其中成立的參考系，反之稱為

非慣性系日心系ZXY地心系o地面系慣性系:參考系坐標(biāo)系§1.2運(yùn)動(dòng)的描述你的位置運(yùn)動(dòng)方程——位置隨時(shí)間變化運(yùn)動(dòng)快慢v加速度a一個(gè)好的物理學(xué)家，往往就是善于提出物理模型的科學(xué)家。1.2運(yùn)動(dòng)的描述物理模型“建?！笔俏锢韺W(xué)認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的基本策略，離開了模型，物理學(xué)將寸步難行，陷入一種不可知論。質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系、剛體慣性系……§2從哥白尼到開普勒2.1哥白尼革命

早在兩千多年前古希臘哲學(xué)家

亞里士多德（Aristotle，384BC–322BC）等人最先提出了“宇宙以地球?yàn)橹行摹钡挠^點(diǎn)。古代人們對(duì)宇宙天體結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的兩種不同見解：

宇宙以地球?yàn)橹行?/p>

地球不是宇宙的中心中國古代1.蓋天說我國古代最早的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說。蓋天說最早在西周時(shí)期已經(jīng)出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)認(rèn)為天尊地卑，天圓地方“天圓如張蓋，地方如棋局”，——這一學(xué)說認(rèn)為天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上；地是方形的，像一個(gè)棋盤，日月星辰則像爬蟲一樣過往天空，因此這一學(xué)說又被稱為“天圓地方說”。由于圓蓋形的天與正方形的大地邊緣無法吻合。于是又有人提出，天并不與地相接，而是像一把大傘一樣高高懸在大地之上，地的周邊有八根柱子支撐著，天和地的形狀猶如一座頂部為圓穹形的涼亭。共工怒觸不周山和女媧補(bǔ)天的神話正是以此為依據(jù)的。2.渾天說可能始于戰(zhàn)國時(shí)期。代表人物是東漢的張衡，《張衡渾儀注》中說：“渾天如雞子。天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于天內(nèi)，天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。

渾天說認(rèn)為，天和地的關(guān)系就像雞蛋中蛋白和蛋黃的關(guān)系一樣，地被天包在當(dāng)中。渾天說中天的形狀，不像蓋天說所說的那樣是半球形的，而是一個(gè)南北短?hào)|西長的橢圓球。大地也是一個(gè)球，這個(gè)球浮在水上，回旋漂蕩,后來又有人認(rèn)為地球是浮于氣上的。

3.宣夜說——《晉書·天文志》說：“宣夜之書亡，惟漢秘書郎郄萌記先師相傳云，天了無質(zhì)，仰而瞻之，高遠(yuǎn)無極，眼瞀（mào，音冒）精絕，故蒼蒼然也。。。宣夜說認(rèn)為宇宙是無限的，宇宙中充滿著氣體，所有天體都在氣體中漂浮運(yùn)動(dòng)。星辰日月的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由它們各自的特性所決定的，決沒有堅(jiān)硬的天球或是什么本輪、均輪來束縛它們，宣夜說打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學(xué)說中是非常難得的。

宣夜說主張“日月眾星，自然浮生于虛空之中，其行其上，皆須氣焉”，創(chuàng)造了天體漂浮于氣體中的理論，并且在它的進(jìn)一步發(fā)展中認(rèn)為連天體自身，包括遙遠(yuǎn)的恒星和銀河都是由氣體組成的。這種十分令人驚異的思想，竟和現(xiàn)代天文學(xué)的許多結(jié)論相一致。古代西方1米利都學(xué)派——泰勒斯（古希臘七賢，科學(xué)之祖，泰勒斯在埃及時(shí)曾利用日影及比例關(guān)系算出金字塔的高。泰勒斯最早開始了數(shù)學(xué)命題的證明，泰勒斯拒絕倚賴玄異或超自然因素來解釋自然現(xiàn)象）認(rèn)為地象一個(gè)圓盤或圓桶浮在水上。2畢達(dá)哥拉斯學(xué)派企圖用“數(shù)的和諧”來建立關(guān)于宇宙的理論。他們認(rèn)為球體是最完美的幾何形體，所以他們斷言，宇宙是球形的，當(dāng)中是中心火團(tuán)，各種物體都圍繞中心火團(tuán)做均勻圓周運(yùn)動(dòng)；

恒星緊系在天的最高圓頂，這個(gè)圓頂三萬六千年繞中心火團(tuán)轉(zhuǎn)一周，下面是同心運(yùn)動(dòng)的球體（水、金、火、木、土星、太陽、月亮和地球）。3柏拉圖學(xué)派柏拉圖（前427-前347）認(rèn)為永恒神圣的天體必須沿著完美的圓形軌道作均勻有序的運(yùn)動(dòng)，或者是沿著復(fù)合的圓周運(yùn)動(dòng)。他的學(xué)生歐多克索和亞里士多德提出了同心球?qū)幽Ｐ停禾?、月亮和行星都在以地球?yàn)橹行牡耐那驓ぶ羞\(yùn)動(dòng)。4地心說古希臘后期的阿波羅尼（約公元前247-205）為了克服同心球?qū)幽Ｐ偷睦щy，提出了“本輪-均輪”結(jié)構(gòu)模型：行星沿著本輪做圓周運(yùn)動(dòng)，本輪的中心有在一地球?yàn)橹行牡木鶆蜉喩献鰣A周運(yùn)動(dòng)。5太陽中心說阿里斯塔克（約前310-前230）提出了與眾不同的見解，認(rèn)為地球不是宇宙的中心，太陽才是宇宙的中心地球和行星都圍繞太陽作圓周運(yùn)動(dòng)，恒星在遠(yuǎn)處，是不動(dòng)的。公元二世紀(jì)亞歷山大城的托勒密集大成，提出了歷史上著名的“托勒密地心說”，使古代天文學(xué)的發(fā)展達(dá)到了高峰。他寫下的一部十三卷巨著《天文集》被看作古代天文學(xué)的百科全書。6、托勒密（Ptolemy,A.D.90-168）托勒密的宇宙結(jié)構(gòu)◎¤◎

宇宙有“九重天”，這是九個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的同心的晶瑩球殼。最底的一重天是月亮天，其次是水星天和金星天；太陽居于第四重天球上，它是宇宙的主宰，世界的靈魂，它以巨大的光輝照亮宇宙；第五到第七重天依次是火星天、木星天和土星天；第八重是恒星天，全部恒星象寶石一般鑲嵌在這層天上；在恒星天上，還有一重最高天，即“原動(dòng)天”，那里是神靈居住的天堂。地球坐落在宇宙中心。“人的天職在于踴躍探索真理?！?/p>

--哥白尼7、哥白尼◎¤◎

（Copernicus,1473-1543）是波蘭人的后裔，出生在靠近波蘭國界的普魯士的托恩（Thorn）。他從事于三重職業(yè)達(dá)十三年之久：履行教會(huì)職務(wù)、行醫(yī)和研究天文學(xué)。哥白尼對(duì)地心說的懷疑：1504年的木、土相會(huì)，相差10天。信念：宇宙是和諧的；太陽是圣神的。1543年，被認(rèn)為是近代科學(xué)的誕生年代。1543年5月24日，當(dāng)這部巨著印好并送到弗隆堡時(shí)，久病的哥白尼已危在旦夕。御醫(yī)梭爾法把書放到被子上，并把哥白尼的手放到書上，哥白尼用他的無力的手痙攣地抓住書本。哥白尼已到彌留的時(shí)刻，一小時(shí)以后他就與世長辭了哥白尼的基本觀點(diǎn)是：㈠

太陽是宇宙的中心，行星圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)；㈡

地球作為一顆行星繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，它本身還在自轉(zhuǎn)；㈢

月亮是地球的衛(wèi)星，地球帶著月亮一起繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)；㈣

行星在太陽系中排列的秩序是：離太陽最遠(yuǎn)的是土星（30年繞太陽一周）；其次是木星（12年一周）；然后是火星（2年一周）；第四是地球和月亮（1年一周）；第五是金星（9個(gè)月一周）；離太陽最近的是水星（80天一周）。恒星在遠(yuǎn)離太陽的一個(gè)天球面上靜止不動(dòng)。一直以反基督教著稱的思想家羅素也這么評(píng)價(jià)哥白尼，說：

“哥白尼是一位波蘭教士，抱著真純無暇的正統(tǒng)信仰……他的正統(tǒng)信仰很真誠，他不認(rèn)為他的學(xué)說與《圣經(jīng)》相抵觸?！保ā段鞣秸軐W(xué)史》）布魯諾的殉難是哥白尼日心說經(jīng)受的第一次考驗(yàn)

布魯諾于1548年1月出生在意大利那不勒斯附近諾拉鎮(zhèn)的一個(gè)貧苦家庭，受文藝復(fù)興思想的影響，他極力倡導(dǎo)思想自由，宣揚(yáng)無神說。哥白尼學(xué)說的革命精神強(qiáng)烈地感染了他，布魯諾的激進(jìn)思想使天主教會(huì)暴跳如雷、惱羞成怒，1600年2月17日被活活燒死在羅馬鮮花廣場(chǎng)上。據(jù)說，當(dāng)教會(huì)判他火刑，在聽到判詞后，布魯諾說：“你們心中的恐懼甚于我走向火堆，我愿為殉道而死!”1600年，開普勒和第谷合作，當(dāng)了第谷的助手。這是科學(xué)史上一件美妙結(jié)合的范例。1601年，第谷去世，他把極其珍貴的全部天文觀測(cè)資料都留給了開普勒，使得開普勒的理論創(chuàng)造工作就有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第谷（Tycho，1546--1601）丹麥天文學(xué)家,是一個(gè)實(shí)干家，他幾十年如一日，精確地觀測(cè)和記錄了行星的位置和運(yùn)動(dòng)情況。2.2開普勒（德國）的貢獻(xiàn)第谷像第谷與開普勒第谷使用的天文儀器新芽破土：三.第谷與開普勒第谷的墻壁象限儀開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律：第一定律：行星沿橢圓軌道繞日運(yùn)行，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律：行星和太陽之間的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的橢圓面積相等。第三定律：行星繞日一周所需要時(shí)間的平方，與其和太陽平均距離的立方成正比。愛因斯坦：

開普勒的驚人成就，是證實(shí)下面這條真理的一個(gè)特別美妙的例子，這條真理是：知識(shí)不能單從經(jīng)驗(yàn)得出，而只能從理智的發(fā)明同觀察到的事實(shí)兩者的比較中得出。開普勒定律的意義：1、在科學(xué)思想上表現(xiàn)出無比勇敢的創(chuàng)造精神。2、徹底摧毀了托勒密的地心理論，解放了哥白尼理論（30多個(gè)圓），開只用了7個(gè)橢圓。3、使人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)明晰了。結(jié)論：

科學(xué)的發(fā)現(xiàn)必須是“觀察實(shí)驗(yàn)”和“抽象思維的理論創(chuàng)造”兩者結(jié)合的產(chǎn)物。（第谷觀測(cè)）++++（開普勒計(jì)算）1609年，伽利略自制了放大30倍的天文望遠(yuǎn)鏡。通過觀察，①發(fā)現(xiàn)月球表面并非完美無缺，而是有大山和平原，有類似火山口的環(huán)形山，與地球表面結(jié)構(gòu)相同；②發(fā)現(xiàn)了木星的衛(wèi)星；③發(fā)現(xiàn)了太陽的黑子及其移動(dòng)的變化，證明了太陽的自轉(zhuǎn)；④發(fā)現(xiàn)了銀河是由無數(shù)星星組成，揭開了這個(gè)千古啞迷。人們傳誦著：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。§3

伽利略與近代科學(xué)伽利略另外：1.單擺周期性質(zhì)的發(fā)現(xiàn)伽利略由觀察到教堂懸燈的擺動(dòng)對(duì)擺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)單擺的周期與擺長的平方根成正比，而與振幅大小和擺錘重量無關(guān)。這個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為此后的振動(dòng)理論和機(jī)械計(jì)時(shí)器件的設(shè)計(jì)方案建立了基礎(chǔ)。2.光速有限及其測(cè)量3.幾種基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的研制浮力天平，溫度計(jì)，望遠(yuǎn)鏡等6.伽利略的研究方法

對(duì)現(xiàn)象的一般觀察→提出工作假設(shè)→運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯的手段得出特殊結(jié)論→通過物理的或思想的實(shí)驗(yàn)對(duì)推論進(jìn)行檢驗(yàn)→對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣。伽利略把實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)邏輯結(jié)合起來的方法，有力推進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的進(jìn)展。值得指出的是，在伽利略的著作里所描述的實(shí)驗(yàn)都是理想化的。比如在實(shí)際的下落實(shí)驗(yàn)中，重球和輕球并不是同時(shí)落地，伽利略認(rèn)為這是空氣阻力造成的；又如在單擺實(shí)驗(yàn)中，擺球并不能完全回到原來的高度等等，能夠認(rèn)識(shí)到具體實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的偏差或誤差并擺脫其影響，而以理想實(shí)驗(yàn)并通過數(shù)學(xué)邏輯的推倒得出結(jié)論，這就是伽利略的偉大之處。伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的開端。——愛因斯坦

用數(shù)學(xué)方法研究物理問題，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前3世紀(jì)的阿基米德，14世紀(jì)的牛津?qū)W派和巴黎學(xué)派，以及15、16世紀(jì)的意大利學(xué)術(shù)界等，但他們并未將實(shí)驗(yàn)方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。

伽利略重視實(shí)驗(yàn)的思想可見于1615年他寫給克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的話：“我要請(qǐng)求這些聰明細(xì)心的神父?jìng)冋J(rèn)真考慮一下臆測(cè)性的原理和由實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的原理二者之間的區(qū)別。要知道，做實(shí)驗(yàn)工作的教授們的主張并不是只憑主觀愿望來決定的?！宝陜纱笫澜珞w系的對(duì)話﹄封面

伽利略（Galilei,1564-1642）于1564年2月15日出生在意大利的比薩城。

落體的加速度與其重量無關(guān)！

十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)落體實(shí)驗(yàn)的思想實(shí)驗(yàn)：設(shè)：

重物下落時(shí)間為t1

輕物下落時(shí)間為t2亞里斯多德認(rèn)為：

t2>t1把兩物體捆綁在一起，情況如何呢？按亞里斯多德的觀點(diǎn)會(huì)有兩種答案：①

重物帶動(dòng)輕物下落得快，輕物影響重物落得慢:t1<t<t2②

兩個(gè)物體作為整體，重于單個(gè)物體:t<t1

t<t2矛盾！伽利略有名的“斜面實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)一：vf實(shí)驗(yàn)二：伽利略把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合在一起，構(gòu)成了一套完整的科學(xué)研究方法。

愛因斯坦說：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。”

十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)象的一般觀察提出假設(shè)進(jìn)行數(shù)學(xué)和邏輯的推理實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)形成理論伽利略的科學(xué)研究方法：§4牛頓與經(jīng)典力學(xué)“如果說我比多數(shù)人看得遠(yuǎn)一些的話，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀！蔽乙呀?jīng)把哲學(xué)的原理

確定下來了，但這些原理不是哲學(xué)的，而是數(shù)學(xué)的?！ｎD

伊薩克·

牛頓（IsaacNewton）于1642年12月25日出生于英國的沃爾斯脫小鎮(zhèn)的一個(gè)農(nóng)民家庭。

牛頓的一生在數(shù)學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、天文學(xué)等方面都作出了杰出的貢獻(xiàn)。1687年7月，牛頓出版了他光輝的科學(xué)名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，在這本著作里，牛頓提出了經(jīng)典力學(xué)的各種基本概念和原理，敘述了“萬有引力理論”。并根據(jù)這個(gè)理論提出了組成太陽系的行星、衛(wèi)星和彗星的動(dòng)力學(xué)理論。1704年，牛頓還出版了另一本重要著作《光學(xué)》.伽利略如果我比別人看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟稀ＥｎD生前有兩句名言：我不知道世人怎么看，但我自己看來，我只不過是一個(gè)在海濱玩耍的小孩，不時(shí)地比別人找到一塊更光滑、更美麗的鵝卵石和貝殼而感到高興，而在我面前的真理的海洋卻是個(gè)迷。4.1牛頓力學(xué)的建立

1牛頓確定了力學(xué)的三條基本定律（牛頓運(yùn)動(dòng)三定律）和萬有引力定律。為了表述力學(xué)運(yùn)動(dòng)，他與萊布尼茲同時(shí)發(fā)明了微積分.在光學(xué)中，他發(fā)現(xiàn)了太陽光的光譜。他的名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是科學(xué)史上最偉大的著作.4.2牛頓運(yùn)動(dòng)三定律

伽利略對(duì)接斜面的理想實(shí)驗(yàn)結(jié)論：若將對(duì)接斜面放平，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。

牛頓第一定律（慣性定律）

任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，直到其他物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。數(shù)學(xué)形式：慣性：

任何物體保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。慣性演示實(shí)驗(yàn)當(dāng)錘子敲擊在一大鐵塊上時(shí)，鐵塊下的手不會(huì)感到有強(qiáng)烈的沖擊；而當(dāng)用一塊木頭取代鐵塊時(shí)，木塊下的手會(huì)感到明顯的撞擊。牛頓第二定律（牛頓運(yùn)動(dòng)方程）

物體受到外力作用時(shí):它所獲得的加速度的大小與合外力的大小成正比，

與物體的質(zhì)量成反比，

加速度的方向與合外力的方向相同。數(shù)學(xué)形式：或說明：（1）牛頓運(yùn)動(dòng)方程只適用于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。（2）牛頓第二定律中

和

的關(guān)系為瞬時(shí)關(guān)系。三．牛頓建立萬有引力定律從蘋果到月亮

月亮為什么不砸到我的頭呢？(c)月亮軌道(a)牛頓的炮彈（預(yù)見第1、2宇宙速度）(b)不斷下落的月亮

（發(fā)明微積分）

開普勒定律暗示——引力存在。2.從行星的太陽引力到“萬有引力”

伽利略斷定——地面物體下落是由于引力。

牛頓——?jiǎng)?chuàng)造性地把天上和地上的引力統(tǒng)一為。。牛頓第二定律→月球的向心加速度開普勒第3定律→引力與距離平方成反比牛頓第二定律→猜測(cè)引力大小與質(zhì)量成正比牛頓第3定律3.萬有引力定律

任何兩天體（包括物體）之間的引力大小與兩個(gè)天體質(zhì)量的乘積成正比，與兩天體距離的平方成反比。4．萬有引力常數(shù)G的測(cè)定

英國科學(xué)家卡文迪許（H.Cavendish，1731–1810）于1798年用扭秤實(shí)驗(yàn)第一個(gè)精確地測(cè)量了G的數(shù)值為：卡文迪許成為第一個(gè)“稱”出地球質(zhì)量的人！1986年，國際科學(xué)聯(lián)盟理事會(huì)科技數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）推薦的數(shù)值為：卡文迪許扭秤◎¤◎

十大經(jīng)典物理實(shí)驗(yàn)——6扭秤原理圖：①證明了萬有引力的存在，使萬有引力定律進(jìn)入了真正實(shí)用的時(shí)代；②開創(chuàng)了微小量測(cè)量的先河，使科學(xué)放大思想得到推廣；③卡文迪許被稱為“第一個(gè)稱量地球質(zhì)量的人”！卡文迪許扭稱實(shí)驗(yàn)的意義在測(cè)得了G值后，卡文迪許利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重力加速度g計(jì)算出了地球的質(zhì)量（約60萬億億噸），成為第一個(gè)“稱”出地球質(zhì)量的人。在地球上的實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量幾個(gè)鉛球之間的相互作用力，就可以稱出地球的質(zhì)量，這不能不說是個(gè)奇跡。然而它的思想基礎(chǔ)和牛頓是一致的，即相信天上人間服從共同的規(guī)律，引力常量的數(shù)值都是一樣的。實(shí)驗(yàn)的成功，使牛頓萬有引力定律更加完美，卡文迪許的扭秤實(shí)驗(yàn)被《物理學(xué)世界》評(píng)為歷史上“最美麗”十大物理的實(shí)驗(yàn)之一。哈雷彗星海王星理論預(yù)言的實(shí)踐檢驗(yàn)——哈雷彗星和海王星的發(fā)現(xiàn)海王星的發(fā)現(xiàn)是對(duì)牛頓萬有引力理論最有力的支持，被譽(yù)為“筆尖上的發(fā)現(xiàn)”3)“筆尖下的行星”—海王星

1781年，赫舍爾發(fā)現(xiàn)天王星，踞太陽約28億公里，繞一周要84年。但根據(jù)牛頓理論，其運(yùn)動(dòng)有偏差，于是預(yù)言，還應(yīng)該存在另一顆星。柏林天文學(xué)家伽勒(JohannGottfriedGalle,1812-1910)于1846年9月23日，在勒威爾推算出在相距不到1°的地方發(fā)現(xiàn)了這顆星——海王星，大大拓寬了天文科學(xué)家的視野。1843-1845年英國青年大學(xué)生亞當(dāng)斯(JohnCouchAdams)、1845年法國天文學(xué)家勒威爾(Leverrier)各自分別獨(dú)立地根據(jù)牛頓的理論計(jì)算出了該未知行星的質(zhì)量、軌道和位置。牛頓的偉大綜合和理論飛躍海王星的發(fā)現(xiàn)海王星1781年確定天王星為太陽系行星1821年發(fā)現(xiàn)計(jì)算的軌道與觀測(cè)資料有偏差1830年觀測(cè)結(jié)果與計(jì)算值出現(xiàn)較大偏差1845年理論預(yù)見海王星的存在1846年觀測(cè)到海王星天王星偏差產(chǎn)生的原因是什么？可能是因?yàn)樘焱跣峭庥形粗祗w存在，通過萬有引力對(duì)天王星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。預(yù)見并發(fā)現(xiàn)新的行星生動(dòng)顯示萬有引力定律威力潮汐現(xiàn)象潮汐是海水的一種周期性的升降或漲落運(yùn)動(dòng)。海水的漲落平均以24小時(shí)50分為一個(gè)周期，在一個(gè)周期內(nèi)一般發(fā)生兩漲兩落。太陽地球月亮月亮地球日月地球三個(gè)天體的位置成一直線時(shí)(初一或十五),引潮力較大,可發(fā)生大潮日月地球三個(gè)天體位置成直角時(shí)(初八或二十三),引力相消,引潮力較小,可發(fā)生小潮太陽引力月球引力太陽引力月球引力月亮引力起主要作用使海水加速離開地球風(fēng)助水勢(shì)錢塘江大潮卷起巨浪景象壯觀潮汐漲落的形態(tài)與強(qiáng)度，在很大程度上取決于海岸線和海底地形，港口的潮汐強(qiáng)度較大。下圖為我國杭州灣的錢塘江大潮。錢塘江大潮錢塘江大潮全世界潮汐能的理論蘊(yùn)藏量約為3×109kw。我國海岸線曲折，全長約1.8×104km，沿海還有6000多個(gè)大小島嶼，組成1.4×104km的海岸線，漫長的海岸蘊(yùn)藏著十分豐富的潮汐能資源。我國潮汐能的理論蘊(yùn)藏量達(dá)1.1×108kw，其中浙江、福建兩省蘊(yùn)藏量最大，約占全國的80.9％，但這都是理論估算值，實(shí)際可利用的遠(yuǎn)小于上述數(shù)字。據(jù)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)太陽和月球引力還可能對(duì)人體或生物體中的液體等會(huì)發(fā)生作用，形成神秘的“生物潮”和“人體潮”，有日本科學(xué)家正對(duì)此問題在作研究。我國古代有一句諺語“逃過初一，也逃不過十五”也是對(duì)這種神秘的生物潮和人體潮可能會(huì)引發(fā)人或其它生物的病情加重，或精神上的變化的生動(dòng)寫照。航天發(fā)展1957年10月，原蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星衛(wèi)星重83.6kg，每96min繞地球飛行一圈請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)計(jì)算這顆衛(wèi)星的軌道半徑是多少？衛(wèi)星距地面的高度是多少？衛(wèi)星的線速度是多少？世界航天幾年之后，1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了東方一號(hào)載人飛船。實(shí)現(xiàn)了人類第一次進(jìn)入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗?；鸺c(diǎn)火起飛，飛船繞地