研究重力加速度随地球纬度递增的原因

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1、研究性学习江门市第一中学高一(10)班指导老师:刘小庆副组长：陈文辉组员:伍嘉杰谢伟程向南何浩扬梁嘉俊李宗蔓研究重力加速度随纬度递增的原因TherewasastorywhichmentionedthataNetherlandsbusinessmantransportedabatchofgoodsfromhishomelandtoaAfricancountrywhichwasaroundtheequator.Findingthatseveraltenskilogramsofthegoodshadbeenmissing,hefeltveryamazed.Infact,ther

2、easonofthisphenomenonisthattheaccelerationofgravityhaschanged.Observingtheforminourphysicsbook,wecanseethattheaccelerationofgravityisdifferentindifferentlatitude.Ingeneral,thelowerthelatitudeis,thesmallertheaccelerationofgravityis.Andthehigherthelatitudeis,thebiggertheaccelerationofgravit

3、yis.Theaccelerationofgravityintheequator,whichis9.78m/s2，isthesmallest.AndtheaccelerationofgravityintheNorthPole,whichis9.832m/s2,isthebiggest.Accordingtothelawofuniversalgravitation,theaccelerationofgravityshouldbethesameeverywhereontheearth.Butwhydoestheaccelerationofgravityincreaseasth

4、elatitudebecomeshigher.Thisisthesubjectthatwestudy.问题提出(中文翻译)曾经有一个故事提到有一位荷兰商人在本国运送一批货物到赤道附近的非洲某国。到达发现货物竟然少了几十千克，感到非常奇怪。其实造成这种现象是由于重力加速度的变化作怪。观察物理书上的一个表格，我们可以看出，在地球不同纬度的地方，重力加速度是不一样大的。纬度不同,加速度就不同一般来说，纬度越小，重力加速度越小；纬度越大，重力加速度越大。赤道的重力加速度最小，为9.780米/秒^2，而北极的重力加速度最大，为9.832米/秒^2。按照万有引力定律，地球各处的重力加

5、速度应该相等。，那么，那么究竟为什么纬度越高，重力加速度就越大呢?这就是我们研究的课题。第一步提出研究课题，组织成员讨论(1~2周)第二步搜集资料，查看有关书籍，上网搜索(2周)第三步小组成员得出可能的原因，提出猜想(1周)第四步查找课本有关知识(3周)第五步推导重力加速度的公式，排除分可能性(2周)第六步总结成果，撰写论文，进行英语翻译(1周)第七步制作幻灯片，组织人员介绍(1周)共用时:12周我们的研究计划通过此次研究活动，不仅可以了解和认识到重力加速度随纬度递增的原因，更重要的是让我们获得一次亲自参与实践的机会，掌握物理研究的一些方法，激发浓厚的科学兴趣，培养我们自

6、主创新和勇于探究的精神，提高解决实际问题的能力。1.提出猜想、分析影响重力加速度的因素，通过小组成员之间的讨论，做出合适的假设，并进行初步的分析，排除不合理的猜想2.理论计算根据猜想运用物理知识，进行周密的计算，并把计算结果与实际数据比对，论证猜想是否符合实际。3．理论验证计算几个特殊纬度的重力加速度与实际比较，判断猜想的合理性。4.得出结论得出重力加速度随纬度递增的原因。1.提出猜想经过我们小组成员的激烈讨论，我们认为造成重力加速度随纬度递增的原因主要是两个方面:一是地球上重力源于地球万有引力和物体绕地轴旋转向心力并为万有引力的二分力，随着纬度的升高，需要物体作圆周运动

7、的向心力变小，则重力加速度变大；另一方面，地球是椭圆形的，在赤道附近物体到地心的距离最大，地球对物体的引力最小，故重力加速度最小，反之，在两极附近物体到地心的距离最小，则地球对物体的引力最大。这两个原因综合起来，使重力加速度随纬度递增。2理论计算我们知道，物体做匀速圆周运动的向心力确实与半径大小成正比。如图，物体所受的万有引力F引的一个分力F心充当向心力，另一个分力F重就是重力，设地球的质量为M，物体到地心距离为R，自转角速度为ω，地球表面上的重力加速度为g，物体的质量为m，绕地轴做匀速圆周运动的半径为r，θ角为F引与F心间的