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欢迎学习A-Level物理中的万有引力定律。万有引力定律是牛顿在1687年提出的基本物理定律,它描述了宇宙中任意两个具有质量的物体之间相互吸引的力。无论是地球与月球之间,还是太阳与行星之间,都遵循这个定律。
万有引力的数学表达式为F等于G乘以m1乘以m2除以r的平方。这里F表示引力的大小,单位是牛顿。G是万有引力常量,约等于6.67乘以10的负11次方牛顿米平方每千克平方。m1和m2分别是两个物体的质量,单位是千克。r是两个物体质心之间的距离,单位是米。
引力有四个重要特性。第一,引力大小与两个物体质量的乘积成正比,质量越大引力越强。第二,引力与距离的平方成反比,距离增加一倍,引力减少到四分之一。第三,引力是相互作用力,两个物体之间的引力大小相等方向相反。第四,引力始终是吸引力,永远不会排斥。
让我们通过一个具体例子来计算地球与月球之间的引力。已知地球质量为6.0乘以10的24次方千克,月球质量为7.3乘以10的22次方千克,地月距离为3.8乘以10的8次方米。将这些数值代入万有引力公式,分子为G乘以两个质量的乘积,分母为距离的平方。计算得出地球与月球之间的引力约为2.03乘以10的20次方牛顿,这是一个非常巨大的力。
万有引力定律在A-Level物理中有广泛应用。首先用于计算天体间的引力,如行星与太阳、卫星与地球之间的力。其次可以推导重力加速度公式g等于GM除以R平方。第三,计算逃逸速度,即物体脱离天体引力所需的最小速度。此外还用于验证开普勒定律和解释潮汐现象。掌握万有引力定律对理解宇宙运行规律至关重要。