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重力来自哪里?重力与万有引力有何关系?
2014.08.18 23:40

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不少学生学习完了万有引力与航天这章后,会对重力的本质产生一些疑惑。到底两者(万有引力与重力)之间是什么关系呢?
在这里笔者先把结论说一下,再来做一个具体的解析。重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力是物体围绕地轴旋转的向心力。
(1)在圆周运动中,我们有这样的结论,任何物体做圆周运动,都会受到外力,来提供运动的向心力,地球在自传,地球上的任何物体都受到指向其圆周运动圆心向心力的作用。
(2)地球上的任意物体都受到地心的吸引,这就是万有引力,同时物体还会受到地面支持力N的作用,这两个力不是一对儿平衡力,否则物体就静止或做匀速直线运动了,就不再围绕地轴旋转了。
(3)支持力N与万有引力F引的合力,用力的平行四边形法则可以求解出来,方向是指向地轴线的,建议同学们现在画一下地球表面某个物体的受力图(包含万有引力和支持力)。
(4)那么重力在哪里呢?重力可以认为是图中支持力的反作用力,与支持力N的大小相等,方向相反。我们在说重力方向时,总是说其方向是竖直向下的,而非指向圆心(地心),原因就在于此。
从某种意义上来说,重力是一个后力,是万有引力去掉物体圆周运动必备的向心力之后,富裕的部分,被地面(或桌面)的支持力给抵消掉了。
课下有兴趣的同学们可以结合课本上给出的数据算一下,赤道周围物体所受万有引力大约有千分之三提供给了向心力,千分之997还多一些都给了重力,至于其他纬度,向心力的比重就更小了。同学们可以画一个平行四边形,就能得到结论:地球表面物体所受重力与万有引力几乎相等。
当然了,向心力虽然比较小,地表附件的线速度在航天上还是不能忽视的。物理网编辑们留给大家一个思考题,为什么发射卫星,要选择在低纬度、高海拔的地方?
文章最后,补充一点:那就是在地球南北极,并不做圆周运动,不需向心力,这里的重力与万有引力完全一样,当然方向也一样,即是竖直向下,也是指向地心的。
参考文章:重力的本质http://za.gaozhongwuli.com/133
原文作者:田小溪,转载本文前请联系笔者,注明原文作者与高中物理网主站(http://gaozhongwuli.com/ )链接。

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