万有引力公式的方向

万有引力和磁力的实质
&万有引力是无规律的带电微粒运动的电力弱化;磁力是有一定规律的带电微粒运动的电力弱化。即万有引力和磁力都是不同方向性的电力。
&我不敢相信这是真的,但是也不得不承认这个事实。现实的科技能确证的组成物质的基本微粒是什么?电子、质子和中子,中子是综合电性平衡的微粒,其内部也有更细的电性有差别的带电微粒,中子内部更细的带电微粒是否运动和怎样运动我们不得而知,但有带电微粒是不可否认的。
&一个物体没有被“磁”化时。物体内部原子、分子中的所有带电微粒都做各自不同方向、不同速度的运动,对于整个物体来说表面上看起来电性(电力)是综合平衡的,但实质上带电微粒的运动已经打破了综合的电平衡而弱化了带电体间排斥力而表现为吸引力,所有带电微粒都静止时各种电力作用维持综合平衡,其中的带电微粒的高速运动打破了这个平衡而使两物质体带电微粒的同性排斥力弱化综合形成了吸引力,这就是我们此前所说的万有引力。
&这很难让人们转过弯来,这是我在对“磁”的实质进行实验观察和分析过程中,总感觉到物质引力与电力之间存在着某种联系,终于在日,傍晚与马海飞老师讨论万有引力的过程中想清楚了。至此,万有引的实质总算有了一个合理的解释就是:万有引力是物体内带电微粒无规则运动或无序运动产生的电力的弱化表现,排斥力弱化表现为吸引力。相同物体温度越高电子综合运动速度越高,引力也会显得更大[注]。
&此前我在《对电场、磁场、“引力场”的猜想》一文中提出过怀疑,因为我过不了中子间的引力问题这个关,现在将中子再分就充分解释了这个问题,中子内部也在相关的带电微粒,中子内部的带电粒子不可能是完全静止的,只要存在电荷运动就会有电力弱化显引力的现象,因此万有引力和磁力都是电力的弱化表现,电力有方向,运动可以改变电力的方向,并且会产生力的极化方向,因此物质场就是电力场,所谓磁场和万有引力场都是电力场,是不同方向性的电力场。
&综上所述,一个自然规律的基本物质构成就是物质和电力场,组成事物万象的基本要素就是物质及其电力场的运动和变化规律。
注:相同物体温度越高电子综合运动速度越高,引力也会显得更大。这个观点与刘武青老师、冯劲松老师的实验结果相背。
我在8.16、8.20、9.04三次对我一个玻璃球进行了室温和手握升温后重量测量,室温下是718克,手握后会减轻1克为717克;
& 9.19再次进行相同测量分别是719克和717克;
11.11我又进行了测量,分别是720克和717克,这都充分证明了物体温度升高引力会降低。这样一来我此前的一个观点被彻底否定了:温度升高会增大引力。
& 但我还有一点质疑的是球面与平面物体会不会相同。
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万有引力定律表述如下:宇宙中任何两个质点O(质量为m)和O’(质量为m’)都相互吸引,引力F的大小与他们的的质量的乘积成正比,与他们的距离r的平方成反比。数学表达式为:F = G m m’/r?【r】【r】为沿r方向的单位矢量,G为万有引力常数。以上就是牛顿的万有引力定律,下面用统一场论思想加以解释。由于物质点相对于我们观察者运动,质量将增大,万有引力定律在物质点相当于我们观察者运动的情况下,有可能要修改。为了简单起见,我们在这里主要分析相对于我们观察者静止的物质点之间的万有引力情况。万有引力定律引起人类困惑的问题主要有以下几点:1,宇宙中物质点之间引力是怎么产生的?2,质点之间传递万有引力的媒介是什么?3,质量的本质是什么?4,重力场的本质是什么?5,万有引力为什么和距离的平方成反比?6,重力场为什么和质量成正比?7,许多个质点聚合在一起质量为什么能够叠加?8,万有引力的传递需要时间吗?9,有反重力吗10,惯性质量和引力质量是等价的吗?统一场论认为,重力场、电磁场的本质都是空间,质点之间的万有引力是靠空间来传递的。这个让我们感到不解,空间怎么能够传递相互作用力?举一个例子,一个汽车迎面向你驶来,驾驶员觉得自己是静止的,肯定认为你是迎面向汽车运动。如果一个汽车加速的向你驶来,驾驶员觉得自己是静止的,肯定认为你在加速地向汽车运动。究竟是你在运动还是汽车在运动,不重要,关键的有意义的是汽车和人之间的空间在变化。万有引力本质就是质点之间的空间变化,相对于我们观察者所表现出的一种性质。如果在中国,一个人手里拿一个小球,在某一个时刻,这个人把小球放下,小球从静止状态加速撞向地球,按照统一场论的看法,也可以说小球是静止的,是地球撞上小球。也许有人反驳,我们同时在巴西国家放一个小球,岂不是小球要加速地飞向空中?这个反驳其实是需要一个前提:空间是静止和不动的,一切物体像鱼儿那样在静止的空间海洋里运动,空间的存在于物质点的运动是不相干的。相对论和统一场论强力的驳斥了空间是静止的观念。空间和物质点的运动是紧密的联系在一起的,空间本身是时时刻刻在运动、变化的。举一个悖论,加深我们对这些问题的理解。目前人类对重力场的认识是:重力场是一种特殊的物质,看不见、摸不着,但是无孔不入,不能够屏障。你想要知道某处空间区域有没有重力场这种物质,只要根据重力场一个基本特性----对存在于重力场中具有质量的物体有作用力,就可以做出判断。设想,一艘宇宙飞船在地球上空绕地球飞行,地球上的观察者认为,飞船处于重力场范围内,而重力场又不能够屏障,所以,飞船内部肯定有重力场这种物质。但是,飞船内部的观察者认为自己处于不受力的失重状态,所以,飞船内部肯定没有重力场这种物质。飞船内部有没有重力场这种物质?到底谁说了算?一个自由下落的或者做抛物线运动观察者也有类似的情况。总结以上看法,地球表面重力场对存在于其中静止的物体产生作用,对一个以重力加速度g运动的物体就不起作用。是什么原因呢?有一个加速度g的运动能够完全抵消地球重力场所产生的效应吗?如何解释这个矛盾,统一场论的解释很简单:所谓重力场只是飞船和地球之间的空间相对于我们观察者变化所表现出的一种性质。说到底,宇宙万物的万有引力来自于物质点在空间中的相对运动,如果你一定要打破沙锅问到底:宇宙万物为什么一定要运动?这个问题请参阅前面的“垂直原理”。牛顿的万有引力告诉我们,物体具有质量是在周围空间产生重力场的根源。在网上搜张祥前的论文《质量、重力场、电荷、电场的本质》,里面分析了一个物质点的质量和它周围重力场的关系,现在我们来分析质点是如何在周围产生重力场,这个重力场又是如何对存在于其中的其他质点产生力的作用。设想一个物质点O相对于我们观测者静止,我们以O点为原点,建立一个直角坐标系xyz,在某一个时刻,对于O点周围空间中任意一个几何点(我们把空间看成是由许多个点,称为空间几何点,简称几何点)P,由O点指向P点的矢径为r,P点的坐标r(x,y,z) 可以看成是x,y,z的函数,随着x,y,z的变化而变化。O点周围肯定有许多运动的几何点,在这里我们把O点的质量、重力场的本质和运动的几何点联系起来,有以下看法:以上的点O具有质量m是指周围有N条类似矢径r的几何点位移矢量,呈辐射状均匀分布,我们以r的长度为半径作一个包围O点的高斯面S,在S上取一个矢量面元ds(方向和r同向,且规定沿r方向为正方向)上有dn条类似矢径r的几何点位移矢量垂直穿过。令-A =dn/ds
2km =∮-A ·ds = N
3以上k是比例常数,∮为包围O点封闭曲面积分,A 就是O点在P点产生的引力场强度。上式也可以用散度概念表示,设O点的质量m和体积V的之比为L, 则式km =∮-A· ds = N可以表示为:▽·A = -4πGL
4总结前面的看法,O点的质量m可以表示为包围O点的高斯面S上有多少条类似矢量r的几何点位移矢量垂直穿过。在ds上有dn条类似矢量r的几何点位移矢量垂直穿过,比值dn/ds反应了O点在P点产生的引力场强度,由此导出:m = A ·4πr?/ k
5O点的质量m反映了O点周围空间的运动状态,设想O点附近突然的出现另一个物质点O’,O’点具有质量m’就是周围具有N’条类似矢量-r的几何点位移矢量(由O点指向O’点的矢径为r,则由O’点指向O点的矢径肯定为–r)。这样的结果肯定使O点和O’点之间的空间量在减少,因而O点和O’点有相互吸引的趋势。对于O点,在我们观察者看来周围减少了N’条类似r的几何点位移矢量。由此使我们明白:O点受到O’点的引力,就是O点周围类似r的几何点位移矢量条数N和包围面 S = 4πr?的比值(N / 4πr?)发生变化的变化率。我们要明白,N / 4πr?的变化不是随时间的变化,而是在包围面S不变的情况下,数目N的减少,这种情况下,N减少的数目肯定来自于O’点的出现。可以看出,O点受到到O’点的引力F与O点的惯性N / 4πr?(在O’点没有出现情况下O点周围空间的运动状态)成正比,与数目N(正比于O点的质量m)的减少量N’(正比于O’点的质量m’)成正比。F = -(常数 乘以 N N’ /4πr?)【r】
6【r】为沿r方向的单位矢量,上式也可以写为:F = -(G m m’/r?)【r】
77式中F和r方向相反,所以出现负号,这样我们解释了1式,用同样的方法可以论证O’点受到O点的引力情况类似,大小相等,只是方向相反。牛顿力学认为,以上的O点相对于我们观察者静止情况下,质量为m’的O’点出现在O点附近,受到O点的引力F的作用,会使O’点有一个指向O点加速度-a,并且F =
8牛顿在没有给出解释的情况下,把8式中的惯性质量m’和7式中的引力质量m’等同起来,有了下式:a = -(G m /r?)【r】
9下面我们来解释9式。设想在O点附近有另外一个物质点O’点,我们把O’点和O点作一个比较,在某一个时刻,对于O’点周围一个几何点P’点,我们以O’和P’点之间的距离r’为半径作一个高斯面S’,并且在S’上取一个矢量面元ds’,发现有dn’条几何点位移矢量垂直的穿过ds’。对于ds 和ds’,我们只要取一个适合量,就可以使dn = dn’= 1,在dn = dn’= 1的情况下,如果ds’= ds,r大于r’,就可以断定,在离场源点相同距离远的情况下,O点周围的引力场强度要大于O’点周围引力场强度。由此使我们明白,O点在P点处产生的引力场场强A在dn =1的情况下,与矢量面元ds成反比,与r成正比。A = -J(r/ds)
10J为常数。设想在时刻0开始,几何点P从O点出发,沿x轴正方向,在时刻t到达了P点所在的位置P(x,0,0),以O点到P点距离(等于x)为半径的高斯面S的面积为4πx?,而ds的大小为4πx?/N,这样10式可以改写为:A = -J【r/(4πx?/N)】
11 P点的位移为r,11式变形为:r = -A 4πx?/N J
1210式表示几何点的位移随空间位置变化的比值,反映了O点周围空间的引力场强度情况。下面我们来考虑几何点的位移随时间变化的情况,为此,必须展开对时间本质的分析。在这里我们把时间的本质与空间的运动联系起来,本文认为:任何物体(包括我们观察者人)周围空间都以光速辐射式的离开运动,我们人有时间的感觉,就是这种空间运动所造成的。进一步推理:我们观察者具有时间的感觉是由于周围空间以光速运动造成的,利用几何点的概念,定量表述为:我们观察者所测量的时间与周围空间几何点以光速走过的路程成正比。设想以上的O点和我们观察者都静止于坐标系x,y,z的原点。在时刻0,几何点P从O点出发,沿x轴正方向以光速C运动,在时刻t出现在P点所在的位置,这样,11式中x = Ct,且有下式:A = -J【r/(4πC?t?/N)】
13上式表示P点所在的引力场强度与P点的位移成正比,与时间的平方成反比,如果P点处存在着一个物质点O’,O’点受到O点的引力作用,可以通过O’点指向O点的加速度表现出来,这样就解释了9式。13式变形为:r = A 4πC?t?/N J
14把12式r对x两次求导,把14式r对t两次求导,有下式:??r/?t? = C?(??r/ ?x?)
15上式是一个沿x轴传播的波动方程,注意,上面的微分号d改为偏微分号?,考虑把r推广到三维空间情况,相应的有波动方程:??r/?x? + ??r/?y? +
??r/?z? = (??r/?t?)/ C?.这个波动方程也可以表示为▽?·r = (??r/?t?)/ C?.由此,我们获得以下看法:物体周围空间的存在是一个波动过程,波动的速度就是光速,空间几何点的位移随时间变化和随空间位置的变化都反映了物体周围引力场情况,二者是等价的,物体周围的重力场的本质只不过是空间相对于我们观察者波动所表现出的一种性质。在这个波动过程中,重力场扮演了振荡位移的角色。下面我们讨论一下万有引力的传播速度问题。按照质量和重力场的定义,物体产生的重力场也是以光速向外传播,因而万有引力肯定也是以光速向外传播的。但是,万有引力的本质是物体之间的相对加速运动,提出万有引力的传播速度问题本身就不太合理。而电磁场情况不样,电磁场是空间加速运动状态以光速向外传播,说电磁场的相互作用力以光速向外传播,显得合情合理。现在我们来讨论一下反重力问题。统一场论预言随时间变化的磁场产生和磁场环绕方向垂直的重力场,加速运动电荷产生和加速度方向一致的重力场,一句话,变化的电磁场可以产生反重力场。我们有个疑问,自然界有没有天然存在的反重力场物体?答案是没有的,设想我们太阳系附近有反重力场物体,这些物体和太阳、地球及其他星体相互推斥作用,若干年后,这些反重力物体会被挤出太阳系,这样的结果是宇宙中反重力物体将和普通重力场物体生活在不同的空间区域,各过各的日子,互不相干。最后讨论一下物体质量的叠加。以地球和月球为例,统一场论认为,地球和月球周围空间的逆时针旋转情况(就是几何点的运动周期和运动半径)反映了地球和月球的质量,如下图,地球和月球之间的空间都以逆时针旋转,相互接触的地方,方向相反,要抵消一部分空间,地球和月球之间的空间有减少趋势,表现为地球和月球相互吸引。当月球向地球靠近,最后如果落在地球上,和地球合二为一变成一个星球,周围的逆时针旋转空间的运动将叠加,这个就是物体质量能够叠加的几何解释。如果用严格的数学语言描述、解释,很麻烦。对详细的数学语言描述万有引力的一切规律感兴趣的网友,可以关注张祥前的新浪博客最新文章。
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2016高考物理万有引力定律专题提升练习(带答案)
万有引力定律是艾萨克&牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的,下面是万有引力定律专题提升练习,请考生认真练习。
1.(2015&高考重庆卷)宇航员王亚平在&天宫1号&飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象.若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为(  )
A.0           B.1
C.2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &D.4
解析:选B.飞船受的万有引力等于在该处所受的重力,即G=mg,得g=,选项B正确.
2.(2015&高考山东卷)如图,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球和月球引力的共同作
用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动.据此,科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动.以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小.以下判断正确的是(  )
A.a2&a3&a1 B.a2&a1&a3
C.a3&a1&a2 D.a3&a2&a1
解析:选D.空间站和月球绕地球运动的周期相同,由a=2r知,a2&a1;对地球同步卫星和月球,由万有引力定律和牛顿第二定律得G=ma,可知a3&a2,故选项D正确.
3.&嫦娥一号&是我国首次发射的探月卫星,它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行,运行周期为127分钟.已知引力常量G=6.67&10-11 N&m2/kg2,月球半径约为1.74&103 km.利用以上数据估算月球的质量约为(  )
A.8.1&1010 kg B.7.4&1013 kg
C.5.4&1019 kg D.7.4&1022 kg
解析:选D.设探月卫星的质量为m,月球的质量为M,根据万有引力提供向心力G=m2(R+h),将h=200 000 m,T=127&60 s,G=6.67&10-11 N&m2/kg2,R=1.74&106 m,代入上式解得M=7.4&1022 kg,可知D选项正确.
4.(多选)日9时02分,在西昌卫星发射中心,长征三号甲运载火箭将风云二号08星成功送入预定轨道.已知风云二号08星绕地球做圆周运动的周期为T,线速度大小为v,引力常量为G.则下列说法正确的是(  )
A.风云二号08星环绕地球做圆周运动的轨道半径为
B.风云二号08星的向心加速度为
C.由以上条件可得地球的质量为
D.风云二号08星的质量为
解析:选AC.风云二号08星绕地球做圆周运动,其周期为T,线速度为v,由圆周运动规律可得风云二号08星的轨道半径为r=,向心加速度为a==,A正确、B错误;地球对风云二号08星的万有引力提供向心力,有=ma,可得地球的质量M=,C正确、D错误.
5.地球同步卫星离地心的高度约为地球半径的7倍.某行星的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍,若该行星的平均密度为地球平均密度的一半,则该行星的自转周期约为(  )
A.12小时 B.36小时
C.72小时 D.144小时
解析:选A.地球同步卫星的周期为T1=24小时,轨道半径为r1=7R1,地球平均密度为&1.某行星的同步卫星周期为T2,轨道半径为r2=3.5R2,该行星平均密度&2=&1.根据牛顿第二定律和万有引力定律有=m12r1,=m22r2,联立解得T2=T1/2=12小时,选项A正确.
6.(2015&全国大联盟联考)(多选)日,我国在酒泉卫星发射中心用&长征四号丙&运载火箭成功将&遥感卫星二十五号&发射升空,卫星顺利进入预定轨道.已知该卫星的轨道是椭圆,周期为T0,如图所示.则(  )
A.&遥感卫星二十五号&的发射速度小于第一宇宙速度
B.&遥感卫星二十五号&在A&B&C的过程中速率逐渐变小
C.&遥感卫星二十五号&从A到B所用的时间小于
D.&遥感卫星二十五号&在B&C&D的过程中,万有引力对它先做正功后做负功
解析:选BC.绕地球运行的卫星,其发射速度不小于第一宇宙速度,选项A错误;卫星在A&B&C的过程中,卫星与地球的距离增大,此过程中卫星克服万有引力做功,速率逐渐变小,选项B正确;周期为T0,卫星从A到C的过程中所用的时间是,由于卫星在A&B&C的过程中速率逐渐变小,从A到B与从B到C的路程相等,所以卫星从A到B所用的时间小于,选项C正确;卫星在B&C&D的过程中,万有引力方向先与速度方向成钝角,过了C点后万有引力方向与速度方向成锐角,所以万有引力对它先做负功后做正功,选项D错误.
7. (2015&石家庄高三二模)日,&嫦娥五号&在西昌卫星发射中心发射升空,并在8天后以&跳跃式再入&方式成功返回地面.&跳跃式再入&指航天器在关闭发动机后进入大气层,依靠大气升力再次冲出大气层,降低速度后再进入大气层,如图所示,虚线为大气层的边界.已知地球半径为R,地心到d点距离为r,地球表面重力加速度为g.下列说法正确的是(  )
A.&嫦娥五号&在b点处于完全失重状态
B.&嫦娥五号&在d点的加速度小于
C.&嫦娥五号&在a点速率大于在c点的速率
D.&嫦娥五号&在c点速率大于在e点的速率
解析:选C.由题意,&嫦娥五号&在b点依靠大气升力冲出大气层,有向上的加速度分量,处于超重状态,A错误;&嫦娥五号&在d点只受万有引力作用,由G=ma,GM=gR2知,a=,故B错误;&嫦娥五号&从a到c万有引力不做功,但大气阻力做负功,故动能减小,a点的速率大于c点的速率,C正确;&嫦娥五号&从c到e点,万有引力不做功,该过程中也无大气阻力做功,则动能不变,故在c点速率等于在e点的速率,D错误.
8.(2015&郴州市三模)有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b处于地面附近近地轨道上正常运动.c是地球同步卫星,d是高空探测卫星.设地球自转周期为24 h,所有卫星均视为匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则有(  )
A.a的向心加速度等于重力加速度g
B.b在相同时间内转过的弧长最长
C.c在4 h内转过的圆心角是
D.d的运动周期有可能是23 h
解析:选B.由G=m&2r知,&,则&b&&c,由题意,&a=&c,则&b&&a,因此g=&R&aa=&R,A错误;由于c为同步卫星,24 h转过2&,则在4 h内转过的圆心角是,C错误;由于b卫星绕地球运动的线速度最大,因此在相同时间内转过的弧长最长,B正确;由G=mr知,Tr,因此d的运动周期大于c的运动周期,即大于24 h,D错误.
9.(2015&湖南五市十校联考)已知月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0.&嫦娥三号&飞船沿距月球表面高度为3R的圆形轨道运动,如图所示,到达轨道的A点变轨进入椭圆轨道,到达轨道的近月点B再次变轨进入近月轨道(距月表面高度忽略不计)绕月球做圆周运动.下列说法正确的是(  )
A.飞船在轨道与轨道的线速度大小之比为12
B.飞船在轨道绕月球运动一周所需的时间为2&
C.飞船在A点刚变轨后和变轨前相比动能增大
D.飞船在轨道上由A点运动到B点的过程中动能增大
解析:选D.由=m知,飞船绕月球做圆周运动的轨道半径r越小,线速度越大,因此飞船在轨道比在轨道上的速度大,A错误;飞船在轨道时,由G=mr,r=4R,GM=g0R2知,T=2&,B错误;由于飞船在A点做近心运动,其速度减小,动能也减小,C错误;飞船在轨道上由A点运动到B点,万有引力做正功,动能增大,D正确.
10.(2015&高考北京卷)假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动,已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离,那么(  )
A.地球公转的周期大于火星公转的周期
B.地球公转的线速度小于火星公转的线速度
C.地球公转的加速度小于火星公转的加速度
D.地球公转的角速度大于火星公转的角速度
解析:选D.根据G=m2r=m=man=m&2r得,公转周期T=2&,故地球公转的周期较小,选项A错误;公转线速度v= ,故地球公转的线速度较大,选项B错误;公转加速度an=,故地球公转的加速度较大,选项C错误;公转角速度&=,故地球公转的角速度较大,选项D正确.
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