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(lái)?！畎住锻扉T山》大自然及其法則在黑暗中隱藏上帝說(shuō)：“派牛頓去吧”于是，一切豁然開(kāi)朗?！寻兀?8世紀(jì)英國(guó)著名詩(shī)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(kāi)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。§1.1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(kāi)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(kāi)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(jiàn)解：

宇宙以地球?yàn)橹行?/p>

地球不是宇宙的中心中國(guó)古代1.蓋天說(shuō)我國(guó)古代最早的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。蓋天說(shuō)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(shuō)認(rèn)為天是圓形的，像一把張開(kāi)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(chóng)一樣過(guò)往天空，因此這一學(xué)說(shuō)又被稱為“天圓地方說(shuō)”。由于圓蓋形的天與正方形的大地邊緣無(wú)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?huà)z補(bǔ)天的神話正是以此為依據(jù)的。2.渾天說(shuō)可能始于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期。代表人物是東漢的張衡，《張衡渾儀注》中說(shuō)：“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(shuō)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(shuō)中天的形狀，不像蓋天說(shuō)所說(shuō)的那樣是半球形的，而是一個(gè)南北短?hào)|西長(zhǎng)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(lái)又有人認(rèn)為地球是浮于氣上的。

3.宣夜說(shuō)——《晉書(shū)·天文志》說(shuō)：“宣夜之書(shū)亡，惟漢秘書(shū)郎郄萌記先師相傳云，天了無(wú)質(zhì)，仰而瞻之，高遠(yuǎn)無(wú)極，眼瞀（mào，音冒）精絕，故蒼蒼然也。。。宣夜說(shuō)認(rèn)為宇宙是無(wú)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(méi)有堅(jiān)硬的天球或是什么本輪、均輪來(lái)束縛它們，宣夜說(shuō)打破了固體天球的觀念，這在古代眾多的宇宙學(xué)說(shuō)中是非常難得的。

宣夜說(shuō)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(kāi)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(lái)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(lái)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(wàn)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(yáng)、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?yáng)、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(shuō)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(yáng)中心說(shuō)阿里斯塔克（約前310-前230）提出了與眾不同的見(jiàn)解，認(rèn)為地球不是宇宙的中心，太陽(yáng)才是宇宙的中心地球和行星都圍繞太陽(yáng)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(shuō)”，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(shū)。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(yáng)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(guó)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(shuō)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(yáng)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(shū)放到被子上，并把哥白尼的手放到書(shū)上，哥白尼用他的無(wú)力的手痙攣地抓住書(shū)本。哥白尼已到彌留的時(shí)刻，一小時(shí)以后他就與世長(zhǎng)辭了哥白尼的基本觀點(diǎn)是：㈠

太陽(yáng)是宇宙的中心，行星圍繞著太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)；㈡

地球作為一顆行星繞著太陽(yáng)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(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)；㈣

行星在太陽(yáng)系中排列的秩序是：離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的是土星（30年繞太陽(yáng)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(yáng)最近的是水星（80天一周）。恒星在遠(yuǎn)離太陽(yáng)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(shuō)：

“哥白尼是一位波蘭教士，抱著真純無(wú)暇的正統(tǒng)信仰……他的正統(tǒng)信仰很真誠(chéng)，他不認(rèn)為他的學(xué)說(shuō)與《圣經(jīng)》相抵觸。”（《西方哲學(xué)史》）布魯諾的殉難是哥白尼日心說(shuō)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(wú)神說(shuō)。哥白尼學(xué)說(shuō)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(shuō)，當(dāng)教會(huì)判他火刑，在聽(tīng)到判詞后，布魯諾說(shuō)：“你們心中的恐懼甚于我走向火堆，我愿為殉道而死!”1600年，開(kāi)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(kāi)普勒，使得開(kāi)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(kāi)普勒（德國(guó)）的貢獻(xiàn)第谷像第谷與開(kāi)普勒第谷使用的天文儀器新芽破土：三.第谷與開(kāi)普勒第谷的墻壁象限儀開(kāi)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(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。第二定律：行星和太陽(yáng)之間的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)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(yáng)平均距離的立方成正比。愛(ài)因斯坦：

開(kāi)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(kāi)普勒定律的意義：1、在科學(xué)思想上表現(xiàn)出無(wú)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(kāi)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(kāi)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(guò)觀察，①發(fā)現(xiàn)月球表面并非完美無(wú)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(yáng)的黑子及其移動(dòng)的變化，證明了太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)；④發(fā)現(xiàn)了銀河是由無(wú)數(shù)星星組成，揭開(kāi)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”?！?

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(zhǎng)的平方根成正比，而與振幅大小和擺錘重量無(wú)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(kāi)端?！獝?ài)因斯坦

用數(shù)學(xué)方法研究物理問(wèn)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(jiàn)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(lái)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(wú)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(ài)因斯坦說(shuō)：“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(kāi)端?！?/p>

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(shuō)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??！蔽乙呀?jīng)把哲學(xué)的原理

確定下來(lái)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(guó)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(wàn)有引力理論”。并根據(jù)這個(gè)理論提出了組成太陽(yáng)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?。牛頓生前有兩句名言：我不知道世人怎么看，但我自己看來(lái)，我只不過(guò)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(wàn)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(yáng)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(shuō)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(wàn)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(jiàn)第1、2宇宙速度）(b)不斷下落的月亮

（發(fā)明微積分）

開(kāi)普勒定律暗示——引力存在。2.從行星的太陽(yáng)引力到“萬(wàn)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(kāi)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(wàn)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(wàn)有引力常數(shù)G的測(cè)定

英國(guó)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(guó)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(wàn)有引力的存在，使萬(wàn)有引力定律進(jìn)入了真正實(shí)用的時(shí)代；②開(kāi)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(wàn)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(shuō)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(wàn)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(wàn)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(yáng)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(guó)青年大學(xué)生亞當(dāng)斯(JohnCouchAdams)、1845年法國(guó)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(yáng)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(jiàn)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(guò)萬(wàn)有引力對(duì)天王星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。預(yù)見(jiàn)并發(fā)現(xiàn)新的行星生動(dòng)顯示萬(wàn)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(yáng)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(yáng)引力月球引力太陽(yáng)引力月球引力月亮引力起主要作用使海水加速離開(kāi)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(guó)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(guó)海岸線曲折，全長(zhǎng)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(zhǎng)的海岸蘊(yùn)藏著十分豐富的潮汐能資源。我國(guó)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(guó)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(yáng)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(wèn)題在作研究。我國(guó)古代有一句諺語(yǔ)“逃過(guò)初一，也逃不過(guò)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