物理网博客
重力来自哪里?与万有引力的关系
2014.08.19 01:06

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笔者发现一些学生学习完了万有引力与航天这章后,会对重力这个力产生一些疑惑。到底两者(万有引力与重力)之间是什么关系呢?是不是完全一样呢?
这篇文章笔者来和同学们探究一下这个问题。在这里我先把结论说一下,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,都必须有外力来提供其向心力,地球一直都在自传,地球上的任何物体都受到指向地轴上的向心力作用(合外力)。
(2)地球上的物体都受到地心的吸引,这当然是万有引力,同时物体还会受到地面支持力N的作用,这两个力是不能平衡的,否则物体就处于静止或匀速直线运动了,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,我们用平行四边形法则可以求解出来,方向(向心力方向)是指向地轴线的,想研究透彻,同学们要自己画出地球表面某个物体的受力图。
(4)下面分析重力。重力在哪里呢?重力就是支持力的反作用力,与支持力大小相等,方向相反。不知道同学们注意到没有,我们在说重力方向时,一直再说的重力方向是竖直向下的,而非指向地心,其原因就在于此。
我们可以这么认为,重力是一个”后力”,是地球作用在物体上的万有引力提供了物体绕地轴旋转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,赤道上的万有引力大约有千分之三提供给了向心力,其余的千分之997都是重力,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:地表的重力与万有引力大致是相等的。
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。高中物理网有专题进行讨论,在这里笔者留给同学们这样一个思考题,为什么发射卫星时,要选择高海拔、低纬度的地方?
最后补充一个问题,那就是在地球南北极,并不做圆周运动,不需向心力,这里的万有引力完全充当了向心力,当然方向也一样,即是竖直向下,也是指向地心的。
参考文献:受力分析http://za.gaozhongwuli.com/131
文章作者:林小溪,转载本文必须注明作者与高中物理网(http://gaozhongwuli.com/ )链接,并不推荐转载,敬请谅解。

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