【要点提示】
(一)“日心说”的建立过程和行星运动的规律
(二)万有引力定律的内容及指导过程
(三)卡文迪许扭秤装置测量引力常量的原理
【内容讲解】
(一)地心说和日心说的发展过程 历史上曾经有“地心说”和“日心说”两种对立的学说。“地心说”认为地球是宇宙的中心,它是静止不动的,太阳、月亮和其它行星都围绕地球运动。“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球和其它行星都围绕太阳运动。
公元二世纪希腊学者托勒密改进了“地心说”,这个学说不仅符合人们的日常经验,也符合宗教神学的理论基础,因而在此后的1000多年中始终占据统治地位。
随着人类对天体运行的不断研究,对行星运动的观测越来越精确,人们发现用“地心说”描述行星运动存在很多问题。哥白尼在前人研究的基础上重新提出了“日心说”。他认为太阳是宇宙的中心,其它天体(包括地球)都围绕太阳作匀速圆周运动。哥白尼的“日心说”简单地说明了许多天文学问题,宣告了自然科学的诞生。
(二)开普勒行星运动定律 尽管“日心说”比“地心说”前进了一大步,但用“日心说”得出的结果仍然不能很好地与行星位置的观测结果相符。丹麦物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料,通过大量计算终于发现了行星运动的规律,即开普勒三定律:
1、开普勒第一定律: 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上;
2、开普勒第二定律: 对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等
3、开普勒第三定律: 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。用公式表述为:R3/T2=K(式中R代表行星运动轨道的半长轴,T代表行星公转周期,如图所示),比值k是一个与行星无关的量。 |