『壹』 蘋果落地的故事是什麼
一個炎熱的午後,牛頓和往常一樣來到花園的蘋果樹下,一邊乘涼一邊喝茶。正當他准備睡一會兒時,一個蘋果落了下來,正好砸在牛頓頭上。奇怪的是,牛頓的第一反應不是蘋果把頭砸痛了,而是琢磨著:「熟了的蘋果為什麼是掉到地上而不是往天上飛呢?」這個看似平常的自然現象引起了牛頓的深思。他自言自語道:「難道是因為地面對蘋果有引力作用?以此類推的話,地球繞著太陽轉,說明太陽對地球也有吸引力;月球之所以會繞著地球轉,是因為地球對月球的吸引力。但是地球為什麼只是繞著太陽轉,卻沒有被太陽吸走呢?」
正當牛頓冥思苦想時,他的小侄女跑了過來,非讓牛頓陪她玩比賽扔石子的游戲。結果很明顯,牛頓扔得比小侄女遠多了,小侄女不服氣地說:「你是大人,力氣也比我大,當然比我扔得遠。等我長大了,一定扔得比你遠!」小侄女這番孩子氣的話給牛頓帶來了無限的啟示,他想:「人給了石子力量,所以石子會在空中『飛行』一段距離才落地。月亮不會被地球吸走,地球不會被太陽吸走,會不會也是因為外力與吸引力共同作用的結果呢?」一想到這些,牛頓一刻也不願浪費,他立刻回到實驗室,開始新的研究。
通過大量的觀察實驗、計算和分析數據,萬有引力定律被牛頓發現了。這條定律不僅能解釋蘋果落地的問題,而且天體間存在的很多現象也能用它來解釋。
仔細觀察、勤於思考的精神,成就了牛頓這個偉大的科學家。如果蘋果砸在我們頭上,我們也會像牛頓那樣多想一想嗎?
『貳』 有自然現象引發的科學規律,要詳細資料,帶例子的。如牛頓的蘋果落地引發三大定律
任何兩個物體之間都存在這種吸引作用。物體之間的這種吸引作用普遍存在於宇宙萬物之間,稱為萬有引力。
[編輯本段]計算公式
萬有引力是由於物體具有質量而在物體之間產生的一種相互作用。它的大小和物體的質量以及兩個物體之間的距離有關。物體的質量越大,它們之間的萬有引力就越大;物體之間的距離越遠,它們之間的萬有引力就越小。
兩個可看作質點的物體之間的萬有引力,可以用以下公式計算:F=GmM/r^2,即 萬有引力等於引力常量乘以兩物體質量的乘積除以它們距離的平方。其中G代表引力常量,其值約為6.67×10的負11次方單位 N·m2 /kg2。為英國科學家 卡文迪許通過扭秤實驗測得。
萬有引力的推導:若將行星的軌道近似的看成圓形,從開普勒第二定律可得行星運動的角速度是一定的,即:
ω=2π/T(周期)
如果行星的質量是m,離太陽的距離是r,周期是T,那麼由運動方程式可得,行星受到的力的作用大小為
mrω^2=mr(4π^2)/T^2
另外,由開普勒第三定律可得
r^3/T^2=常數k'
那麼沿太陽方向的力為
mr(4π^2)/T^2=mk'(4π^2)/r^2
由作用力和反作用力的關系可知,太陽也受到以上相同大小的力。從太陽的角度看,
(太陽的質量M)(k'')(4π^2)/r^2
是太陽受到沿行星方向的力。因為是相同大小的力,由這兩個式子比較可知,k'包含了太陽的質量M,k''包含了行星的質量m。由此可知,這兩個力與兩個天體質量的乘積成正比,它稱為萬有引力。
如果引入一個新的常數(稱萬有引力常數),再考慮太陽和行星的質量,以及先前得出的4·π2,那麼可以表示為
萬有引力=GmM/r^2
兩個通常物體之間的萬有引力極其微小,我們察覺不到它,可以不予考慮。比如,兩個質量都是60千克的人,相距0.5米,他們之間的萬有引力還不足百萬分之一牛頓,而一隻螞蟻拖動細草梗的力竟是這個引力的1000倍!但是,天體系統中,由於天體的質量很大,萬有引力就起著決定性的作用。在天體中質量還算很小的地球,對其他的物體的萬有引力已經具有巨大的影響,它把人類、大氣和所有地面物體束縛在地球上,它使月球和人造地球衛星繞地球旋轉而不離去。
重力,就是由於地面附近的物體受到地球的萬有引力而產生的。但是需要注意的是,除了在南極北極端點,重力並不等於萬有引力。此時可看作繞地球的向心力和重力合成萬有引力。
任意兩個物體或兩個粒子間的與其質量乘積相關的吸引力。自然界中最普遍的力。簡稱引力,有時也稱重力。在粒子物理學中則稱引力相互作用和強力、弱力 、電磁力合稱4種基本相互作用。引力是其中最弱的一種,兩個質子間的萬有引力只有它們間的電磁力的1/1035 ,質子受地球的引力也只有它在一個不強的電場1000伏/米的電磁力的1/1010。因此研究粒子間的作用或粒子 在電子顯微鏡和加速器中運動時,都不考慮萬有引力的作用 。一般物體之間的引力也是很小的,例如兩個直徑為 1米的鐵球 ,緊靠在一起時 , 引力也只有1.14×10^(-3)牛頓,相當於0.03克的一小滴水的重量 。但地球的質量很大,這兩個鐵球分別受到4×104牛頓的地球引力 。所以研究物體在地球引力場中的運動時,通常都不考慮周圍其他物體的引力。天體如太陽和地球的質量都很大,乘積就更大,巨大的引力就能使龐然大物繞太陽轉動。引力就成了支配天體運動的唯一的一種力。恆星的形成,在高溫狀態下不彌散反而逐漸收縮,最後坍縮為白矮星、中子星和黑洞 , 也都是由於引力的作用,因此引力也是促使天體演化的重要因素。
[編輯本段]萬有引力的偉大意義
17世紀早期,人們已經能夠區分很多力,比如摩擦力、重力、空氣阻力、電力和人力等。牛頓首次將這些看似不同的力准確地歸結到萬有引力概念里:蘋果落地,人有體重,月亮圍繞地球轉,所有這些現象都是由相同原因引起的。牛頓的萬有引力定律簡單易懂,涵蓋面廣。
牛頓的萬有引力概念是所有科學中最實用的概念之一。牛頓認為萬有引力是所有物質的基本特徵,這成為大部分物理科學的理論基石。
[編輯本段]萬有引力的發現過程
在談論萬有引力發現的事件時,對於當時天文學及力學的發展情形也得有一些說明,才能了解當時代科學的背景,以及它是如何影響刺激牛頓發現萬有引力。
萬有引力被發現的原因
牛頓發現萬有引力的原因很多,主要因為一下幾點。
1.科學發展的要求:牛頓之前,有很多天文學家在對宇宙中的星星進行觀察。經過幾位天文學家的觀察記錄,到開普勒時,他對這些觀測結果進行了分析總結,得到開普勒三定律:1.所有行星都繞太陽做橢圓運行,太陽在所有橢圓的公共焦點上。2.行星的向徑在相等的時間內掃過相等的面積。3. 所有行星軌道半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等。
開普勒三定律時不容置疑的,但為什麼會這樣呢?是什麼讓他們做加速不為零的運動?牛頓經過研究思考解決了這個問題:物體之間存在萬有引力。當然他發現萬有引力定量是一個漫長而曲折的過程。
2.個人原因:牛頓發現萬有引力定量,雖然時科學發展的要求,生產力發展的原因。但我們不能忽略牛頓本人的一些因素:聰明 勤於思考 擁有一定得知識量。據《物理學史》說:牛頓在發現萬有引力定律的那一段時間,真正他廢寢忘食(每天魂不守舍,在食堂吃飯,飯碗在前,他在發呆。去食堂吃飯,卻走錯了方向。一些老師在校園後的沙灘上散步時,看見了一些古怪的算式和符號)。1669年,他年僅27歲,就擔任了劍橋的數學教授.沒有知識那能行啊? 還有1672年當選為英國皇家學會會員.英國皇家學會不是一般人能進去的,那是科學研究中心,裡面的都是一流的科學家。
萬有引力是怎樣被發現的
1666年,23歲的牛頓還是劍橋大學聖三一學院三年級的學生。看到他白皙的皮膚和金色的長發,很多人以為他還是個孩子。他身體瘦小,沉默寡言,性格嚴肅,這是人們更加相信他還是個孩子。他那雙銳利的眼睛和整天寫滿怒氣的表情更是拒人於千里之外。
黑死病席捲了倫敦,奪走了很多人的生命,那確實是段可怕的日子。大學被迫關閉,像艾薩克·牛頓這樣熱衷於學術的人只好返回安全的鄉村,期待著席捲城市的病魔早日離去。
在鄉村的日子裡,牛頓一直被這樣的問題困惑:是什麼力量驅使月球圍繞地球轉,地球圍繞太陽轉?為什麼月球不會掉落到地球上?為什麼地球不會掉落到太陽上?
在隨後的幾年裡,牛頓聲稱這種事情已經發生過。坐在姐姐的果園里,牛頓聽到熟悉的聲音,「咚」的一聲,一隻蘋果落到草地上。他急忙轉頭觀察第二隻蘋果落地。第二隻蘋果從外伸的樹枝上落下,在地上反彈了一下,靜靜地躺在草地上。這只蘋果肯定不是牛頓見到的第一隻落地的蘋果,當然第二隻和第一隻沒有什麼差別。蘋果落地雖沒有給牛頓提供答案,但卻激發這位年輕的科學家思考一個新問題:蘋果會落地,而月球卻不會掉落到地球上,蘋果和月亮之間存在什麼不同呢?
第二天早晨,天氣晴朗,牛頓看見小外甥正在玩小球。他手上拴著一條皮筋,皮筋的另一端系著小球。他先慢慢地搖擺小球,然後越來越快,最後小球就徑直拋出。
牛頓猛地意識到月球和小球的運動極為相像。兩種力量作用於小球,這兩種力量是向外的推動力和皮筋的拉力。同樣,也有兩種力量作用於月球,即月球運行的推動力和重力的拉力。正是在重力作用下,蘋果才會落地。
牛頓首次認為,重力不僅僅是行星和恆星之間的作用力,有可能是普遍存在的吸引力。他深信煉金術,認為物質之間相互吸引,這使他斷言,相互吸引力不但適用於碩大的天體之間,而且適用於各種體積的物體之間。蘋果落地、雨滴降落和行星沿著軌道圍繞太陽運行都是重力作用的結果。
人們普遍認為,適用於地球的自然定律與太空中的定律大相徑庭。牛頓的萬有引力定律沉重打擊了這一觀點,它告訴人們,支配自然和宇宙的法則是很簡單的。
牛頓推動了引力定律的發展,指出萬有引力不僅僅是星體的特徵,也是所有物體的特徵。作為所有最重要的科學定律之一,萬有引力定律及其數學公式已成為整個物理學的基石。
[編輯本段]牛頓的萬有引力之簡單涵義
牛頓並不是發現了重力,他是發現重力是「萬有」的。每個物體都會吸引其他物體,而這股引力的大小隻跟物體的質量與物體間的距離有關。牛頓的萬有引力定律說明,每一個物體都吸引著其他每一個物體,而兩個物體間的引力大小,正比於這它們的質量,會隨著兩物體中心連線距離的平方而遞減。牛頓為了證明只有球形體可把「球的總質量集中到球的質心點」來代表整個球的萬有引力作用的總效果而發展了微積分。然而不管距離地球多遠,地球的重力永遠不會變成零,即使你被帶到宇宙的邊緣,地球的重力還是會作用到你身上,雖然地球重力的作用可能會被你附近質量巨大的物體所掩蓋,但它還是存在。不管是多小還是多遠,每一個物體都會受到引力作用,而且遍布整個太空,正如我們所說的「萬有」。
[編輯本段]量子力學的解釋
我們知道,由光子是物質的基本粒子來看,物質的構成本身沒有意義,如果物質不能夠與環境中的其它光子信息相互作用,它就不能將自己的能量、存在形式、表達給自然界,自己就是以純暗物質的形式存在,盡管自己的壽命表現為無限長久,但是對環境、對自己沒有意義,只有它不斷與環境的其它光子信息相互作用光子能量,才能將自己的能量、質量表現出來,自己的光子信息才能變化,自己才能由生長到死亡,才能有自己存在的意義;這就是說任何物質,只要它存在,它就會不斷地與環境中的其它光子信息相互作用,這樣,物質的存在,各種作用力的存在,事實上,是通過自己周圍的光子信息場完成的。
存在物質 A ,是物質 A 不斷與環境作用光子信息能量,而表現自己的質量,當物質 B 存在的時候,由於 B 也要不斷與環境的光子信息相互作用,這 B 就不同程度地影響了 A 周圍的光子信息內容,從宏觀的角度來看,是 B 擋住了來自 A 周圍的光子信息,改變了 A 周圍的光子信息場,從大的方面來看,是來自於左方的光子信息能量要多一些,來自於 A 的右方光子信息能量要少一些,宏觀表現為 B 對 A 有一個作用力,這個作用力,是所有物質共有的,稱為萬有引力。
也可以說成是,由於 B 的存在,導致了 A 周圍的光子信息力場的形狀發生了變化,這個力場的形狀發生了變化,本來沒有 B 的時候,物體 A 是一種平衡狀態,有了 B 以後,光子信息的力場發生了變化,物體 A 的作用力,由於平衡變成了不平衡,人們自然會說,這是物體 B 存在的結果,是物體 B 對 A 的作用力。
四種基本相互作用力的完全統一理論的解釋:
萬有引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力這四種作用力是統一的,它們都是由一種基本粒子的振動波來傳遞的,只是波的形式不同。任一質點(物質)都使與其碰撞的這種基本粒子徑向振動的動量減少(波長拉長)並向外傳遞形成(萬有)引力場;電子(電荷)使與其碰撞的這種基本粒子徑向振動的橫向上增加動量並向外傳遞形成靜電場;運動的電荷(電流)使與其碰撞的這種基本粒子在原徑向振動狀態上增加了兩個垂直其徑向方向的動量並向外傳遞形成電磁場;強相互作用力、弱相互作用力是這種基本粒子徑向振動對粒子產生的壓力與電磁力、引力的共同作用。
任意兩質點(由基本粒子構成的物質)在各方向上都受到力基子的碰撞,碰撞的頻率非常高,因質點的質量遠遠大於力基子的質量,其中有一些力基子在非常短的時間內會被擠帖在質點上(可以又被擠掉重新受到力基子的碰撞獲得動量),於是質點周圍的力基子波的波長被拉長,碰撞頻率降低,壓力降低。在質點外側兩質點距離以外的地方,力基子波的頻率大於內側頻率,所以內側壓力小於外側壓力,表現兩質點相互吸引,即萬有引力。
引力的大小與兩質點的質量之積成正比與其之間距離的平方成反比(力基子波在兩質點之間連線上碰撞傳遞時,每一次傳遞都受到系統能量的恢復使波長逐漸增加,可通過積分計算出與其之間距離的平方成反比)
力基子之間不吸引,原因為它是最小的、質量相等的基本粒子,只能通過相互碰撞運動傳遞能量(力),不吸收能量,除非把它壓成一個更大的結構粒子。
質量大的物體「吸收」力基子波的能量大,它周圍的壓力比質量小的物體周圍壓力更低,所以一大一小兩物體在引力的作用下,小質量物體比大質量物體相向運動速度快,符合公式F=ma
[編輯本段]相對論的解釋
其實引力是不存在的。或者說引力只是這種現象的一種解釋而已。它不同於其他力。
「引力」其實是時空扭曲的表現,舉一個二維的例子:一張綳直的橡皮筋網
1.放上兩個質量不一,體積相同的球,網扭曲了
2.在1的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動,直線與(同一個)球的位置距離越近,軌跡彎區越大
3.在2的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動接近兩個質量不等的球,直線與兩個球的距離相同,經過質量大的球,軌跡彎區大
2跟3說明的現象與引力相似,而且也有質量越大、距離越小,引力越大
物體由於慣性沿直線運動,但在扭曲的空間運動,表現出來就是受到引力影響
事實上,引力扭曲的是四維時空。
還有一個例子:光經過大質量天體時會扭曲,但引力不能作用於光,所以解釋就是光沿直線傳播,在扭曲的時空中運動,就會扭曲。但光還是沿直線傳播
事實上,萬有引力並不是一種真實的力,比如牛頓說的萬有引力,是萬物之間皆有引力的簡寫。有確鑿證據表明:引力是電場力的作用。卡文迪許的扭秤測出的兩個球之間的引力是「分子間力」。宇宙星體間的作用都是靜電引力或斥力,圓周運動在於帶電星體在另一星體的磁場中受到了洛侖茲力。
[編輯本段]萬有引力定律
(law of gravitation)物體間相互作用的一條定律,1687年為牛頓所發現。任何物體之間都有相互吸引力,這個力的大小與各個物體的質量成正比例,而與它們之間的距離的平方成反比。如果用m1、m2表示兩個物體的質量,r表示它們間的距離,則物體間相互吸引力為F=(Gm1m2)/r2,G稱為萬有引力常數。
萬有引力定律是牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書中首先提出的。牛頓利用萬有引力定律不僅說明了行星運動規律,而且還指出木星、土星的衛星圍繞行星也有同樣的運動規律。他認為月球除了受到地球的引力外,還受到太陽的引力,從而解釋了月球運動中早已發現的二均差、出差等。另外,他還解釋了彗星的運動軌道和地球上的潮汐現象。根據萬有引力定律成功地預言並發現了海王星。萬有引力定律出現後,才正式把研究天體的運動建立在力學理論的基礎上,從而創立了天體力學。 簡單的說,質量越大的東西產生的引力越大,地球的質量產生的引力足夠把地球上的東西全部抓牢。
『叄』 牛頓從蘋果落地的自然現象中發現了萬有引力定律屬於發明創造嗎
牛頓從蘋果落地的自然現象中發現了萬有引力定律不屬於發明創造,因為自然規律本來就存在著,只是以前沒有人發現而已。牛頓是第一位發現的,當然這需要學識淵博的飽學之士才能發現它。
『肆』 牛頓由蘋果落地發明了什麼定律
萬有引力定律,即兩件質量分別為a,b,距離為r的物體,它們間的引力為a,b的積除以距離r的商乘萬有引力常數
『伍』 偉大的科學家牛頓好奇於蘋果落地而發明了萬有引力瓦特好奇於水的沸騰頂起壺蓋
D 這不是"偶然",而是"仔細觀察、認真思考、積極實驗"的必然結果 同時又跟"小小的疑問"密不可分 又是"探究身邊的問題著手"而"進入科學的世界" 所以D最不靠譜
『陸』 古今中外,依據自然現象或生活現象而發明創造的事例不勝枚舉,請試舉兩例
蝙蝠-雷達 鯨魚-潛艇 蛋殼-獨特的房屋 小鳥-飛機 眼鏡蛇-紅外線
『柒』 牛頓從蘋果落地中發現了,地球萬有引力,瓦特從開水的蒸汽…從這些科學家身上你
(1)辨題觀點有一定的合理性。合理想像是創造性思維的一種表現,但想像必須立足已知事實,尊重客觀規律,否則就是胡思亂想。 (2)任何科學的發明創造都要求人們以科學理論為指導,積極付之於實踐;要把尊重客觀規律和發揮主觀能動性有機地結合起來。 (3)在科學上要有所發明、有所創造、有所前進,還要善於發現問題,敢於批判、質疑和超越,積累廣博的知識,正確對待靈感和頓悟,還要經得起實踐的檢驗。 總之,辨題誇大了認識的作用,否認了實踐的決定作用。 該題考查的知識點是培養合理想像和創造性思維應注意的幾個方面,考查理解能力
『捌』 蘋果落地是天文學成就嗎
「蘋果落地」是萬有引力定律產生的自然現象.根據所學知識可知,牛頓是英國偉大的物理學家、數學家、天文學家、自然哲學家,網路全書式的「全才」,著有《自然哲學的數學原理》.他在天文學方面的主要成就是發現了萬有引力定律.
故選C.