自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上,大小与两物体质量的乘积成正比、与它们距离的二次方成反比:F=Gm₁m₂/r²。牛顿用“月-地检验”证明:按平方反比,月球的向心加速度应为地面重力加速度的 1/60²,与由月球公转周期算出的 4π²r/T² 相符——让苹果落地的力与拉住月球的力是同一种力。卡文迪什用扭秤测出了引力常量 G。人造卫星由万有引力提供向心力,离地越远速度越小、周期越长,同步卫星周期为 24 小时。
F = G·m₁m₂/r²,G = 6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²
月-地检验:g/60² ≈ 4π²r/T² ≈ 2.7×10⁻³ m/s²
GMm/r² = mv²/r → v = √(GM/r)
第一宇宙速度 v₁ = √(gR) ≈ 7.9 km/s
· 易错:月球并非“不受力”或“离心力平衡”,它时刻在“落向”地球,只是同时在横向飞行
· 距离 r 指两球心之间的距离,不是离地面的高度
· 两物体间的引力是一对相互作用力,大小相等、方向相反
· 卡文迪什扭秤实验测出 G,使引力定律能定量计算,被称为“称量地球的重量”
· 生活中:天宫空间站约 1.5 小时绕地一圈;北斗、通信卫星中的同步卫星周期 24 小时