訾维娜正式论文

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1、万有引力定律的建立邢台学院物理系2004级专接本2班皆维娜9号【摘要】资本主义的发展直接推动了力学和天文学的研究，为牛顿的科学研究提供了广阔的社会背景。牛顿万有引力的创建包括：（1）牛顿通过集合方法证明了椭圆轨道上的引力的平方比关系。（2）提出引力与引力质最的比例关系。（3）给出定律完美并加以验证。【关键字】开普勒三定律，质量，万有引力，离心力对于万有引力的概念、定律、理论当初是怎样建立的，其后（直至近代）有何发展，则由于种种原I大I和限制，书刊中往往着墨甚少。结果，前辈大师极富创造性的发现过程难以展示，我们对基木内容的止确理解也会有所影响。我认为，溯源

2、通今有助于解决这一令人困惑的重大问题。万冇引力定律是一个古老而基本的内容，切实地弄清楚它的建立和尔后的发展，将为我们提供一个极有意义的生动例证，相信我们可以从中汲取丰富的营养。1万有引力定律建立的时代背景和科学背景资本主义的发展，特别是航海，机械和技术的巨大进步，直接推动了力学和天文学的研究，生产实践中积累的大量资料为近代自然科学的快速发展起了很大作用。在英国资产阶级对科学给予了极人的垂视，不惜给牛顿这样的科学家“满载荣誉财富”,甚至抛开经院教条，公开组织皇家学会，宣布学会以实验來增进科学知识，以发展工艺技术为宗旨。当时英国重视研究，探索自然的奥秘，为牛

3、顿的科学研究提供了广阔的社会背景。1.1亚里士多德的古代天文学体系亚里士多德（希腊，前384-前322）大胆地主张地球是一个球，位于整个宇宙的中心。他把宇宙分为比月亮远的“月上”（即犬上）和比月亮近的“月下”（即人间）,这是两个完全不同的世界。他认为每个物体都力图达到各自的天然位置，月亮、太阳、行星和恒星等天上物体的天然位置在天球上，分别处在以地球为中心的各自的同心球壳上，作完美的圆周运动；而地面附近凡间物体的天然位置则都在地球的中心，因此它们都作落体运动。亚里士多德对宇宙的这种统一解释，是人类认识的一次大飞跃，在漫长的岁刀中一直占据着主导地位，它一直统

4、治到16世纪。1.2哥白尼的日心说哥口尼（波兰，1473-1543）吸取了古希腊数学家天文学家阿利斯塔克的太阳中心思想，创立了日心说，把宇宙的中心移到到太阳上，批判了地心说。日心说把太阳放在屮心，五大行星和地球都围绕着太阳作大小不同的圆周运动。其中，水星与金星的轨道半径比地球的小，称为内行星；火星、木星和土星的轨道半径比地球的大，称为外行星。从托勒玫体系到哥白尼体系，原先复杂的行星视轨迹以及内、外行星不同的运行特征，变成了以太阳为中心的大小不同的同心圆。于是，被颠倒的映象理顺了，各种难以理解的现象得到了圆满的解释，宇宙竟然是如此的简洁、清晰与和谐。哥白尼

5、的日心说是自然科学从神学屮解放的标志，它不仅正确地描绘了行星绕太阳的运行，而且提出了人与自然的关系、人类在口然界中的地位这样深刻的命题。“哥白尼拦住了太阳，推动了地球”，迈出了决定性的第一步，为了纪念哥白尼的卓越贡献，宇宙学原理又称为“哥口尼原理”。1.3开普勒的行星运动三定律在哥口尼之JH,第谷（丹麦，1546—1601）连续20年观测当时可以看到的五颗行星的运行，积累了详尽准确的观测数据，行星位置的误差不超过1/15度。第谷逝世前，把这些资料增给了他的学生开普勒（德国，1571-1630）。开普勒继承了哥白尼的日心说，仔细分析了第谷的观测数据，特别是

6、火星的观测数据，并作了大量计算,试图求得行星运行轨道的最佳拟合。开普勒确定哥白尼的圆轨道并非最佳拟合，便改用各种卵形线，然而对于火星，仍与观测数据不完全符合，虽然最大的角度偏离只有刘，开普勒坚信第谷的观测结果，终于发现椭圆轨道是最佳拟合，即“火星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于焦点之一的位置”，•其他行星也是如此，这就是轨道定律,即开普勒第一定律。它在精确观测的基础上，最终抛弃了匀速圆周运动这一口占以來受人钟爱的信条。开普勒指出「'就凭这8’差异，引起了天文学的全部革新。”尔后,开普勒又发现，若从太阳向作椭圆轨道运动的任一行星引一条径矢，则该径矢在相等的时

7、间内扫过相等的面积，这就是面积定律即开普勒第二定律。开普勒还进一步找到了行星绕行的周期T与椭圆其屮的k与行星的任何性质无关，是太阳的常数，这就是周期定律即开普勒第三定律。1627年开普勒出版了“鲁道夫星表”，它是按开普勒定律和第谷的观测数据编制的，由此表可知行星的准确位置，精度很高，直到18世纪中叶，一直作为天文学的标准星表。开普勒三定律是在日心说基础上根据第谷的观测数据建立起来的行星绕太阳运行的运动学规律，充分显示了理性思维的巨大威力，不仅如此，开普勒定律述传达了重大的“天机”，为万有引力定律的建立奠定了基础。1.4惠更斯的贡献惠更斯（荷兰，1629—

8、1695）研究了匀速圆周运动。他认为，当物体运动到圆周上某一点时，其速率虽不变，