【素材】《重力》关于重力的概念在不同背景下的诠释（教科版）

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1、关于重力的概念在不同背景下的诠释江苏省石庄高级中学郭骑兵引言：人教版教材对重力的定义为：由于地球的吸引，而使物体受到的力叫做重力。一个物体受到10牛的重力，也可以说这个物体的重量是10牛。重力是矢量，有大小也有方向，其大小可以用弹簧秤测出，当物体处于平衡状态时，弹簧秤的读数即等于物体受到的重力。重力的方向：由静止开始落向地面（自由落体）的物体总是竖直下落的，由力是改变物体运动状态的原因。可见重力的方向是竖直向下的。本教材对重力的定义是从重力产生的原因入手的，限于高中要求，并不做过多的阐述，笔者闲暇之余，翻阅资料，对重力的概念在不同背景下的理解总结如下，与读者共享！m

2、g正文：万有引力定律认为自然界中任何两个物体都是相互吸引的（即存在万有引力），地面上的物体与地球之间也相互吸引，其引力大小等于,但用弹簧秤测量一静止物体所受重力时（如右图所示），弹簧称示数与物体所受地球的引力并不相等，这是由于物体的受力状况与地球自转有关。一、地球表面物体所受重力与万有引力的关系地面上的物体由于随地球自转而绕地轴在纬线圈所在平面上作匀速圆周运动，其圆心在地轴与纬线圈平面的交点上，所以地面上每一个物体都有指向地轴的径向加速度，这个向心加速度是由地球对物体的万有引力F，以及地面对物体的支持力N的合力所提供。即。其中与支持力N方向相反，大小相等的力（即万有

3、引力的一个分力）即为物体受到的重力mg,则有,由Ｆ＝，（θ为物体在地面所处的纬度）,根据余弦定理有：利用配方法,组成完全平方式:由于地球自转角速度ω很小，略去ω的四次项，则，由地球半径R=6400Km，G=,rad/s由于实际上地球是一个椭球体，而非理想的球体，则物体受到的重力和纬度的关系，在实际上应修正为：由此可以看出：（1）随着纬度的增大(θ增大)，重力逐渐变大；即一个物体所受的重力，在两极处最大，在赤道处最小。实际上，纬度的变化对重力的影响很小，高中阶段利用重力处理一些模型时，精度要求不高，，认为重力大小与引力大小相同：.⑵高度的差异对重力的影响重力表达式对高

4、度的修正要大于对纬度的修正，忽略纬度的影响，则重力,即h越大，mg越小。实例：将钟摆从赤道移到两极，从海平面移动到珠穆朗玛峰顶，周期分别产生怎样的变化？答：因为单摆周期，所以从赤道移到两极，周期变小；从海平面移动到珠穆朗玛峰顶，周期变大。二、绕地飞行物体所受重力与万有引力的关系（1）速度较慢的飞行器（如飞机速度一般在800公里/小时），绕地角速度依然很小，所受重力与静止在地面上大致相当（2）绕地做匀速圆周运动的飞行器（如人造地球卫星），其所受万有引力完全提供飞行器绕地球做匀速圆周运动所需的向心力（），此时飞行器所受的重力即为万有引力，飞行器处于完全失重的状态，视重为

5、零。三、月球及其他星球表面的重力（1）月球表面月球在月球质心坐标系中自转,在相对月球或月球表面不动的坐标系中,也可以对附近的物体(比如高度不超过月球半径十分之一的物体)引入重力概念.但由于月球自转周期（27日7时43分11秒）是地球自转周期的27倍还多,使惯性离心力远远小于万有引力,所以重力跟万有引力的差别几乎可以不计。（2）木星表面木星的赤道半径为71400公里，为地球的11.2倍；体积超过地球的1500多倍；质量是地球的318倍，是太阳系所有其他行星总质量的两倍半。如此庞大的木星平均密度却相当低，只有1.33克/立方厘米（地球平均密度为5.25克/立方厘米）。而

6、木星赤道部分的自转周期为9小时50分30秒，放在木星表面赤道附近的物体受到的惯性离心力大约等于木星施加的万有引力的四分之一，木星赤道表面物体所受的万有引力与重力比较，差别较大。综上所述，重力是万有引力作用于物体的一种效果，主要适用于星球表面。当物体随地球自转时，物体的重力是万有引力的一个分力；而当物体不随地球自转，即不需要考虑自转所需向心力，物体所受重力即为地球对物体的万有引力。既然重力概念已经被赋于了特定的含义,那么要尽量避免把重力随意地作为万有引力的同义词而使用。有的书上“重力”一词有时以上述的意思而使用，有时又作为万有引力的同义词使用，读者可以根据题干上下文辨

7、别。