物理网博客
重力来自哪里?与万有引力关系?
2014.10.29 10:14

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笔者发现一些学生在学习完了天体这部分的万有引力之后,会对重力这个力产生一些疑惑。到底万有引力和重力间是什么关系呢?
在这里笔者先把最终答案告诉大家,再来做一个具体的解析。万有引力的一个分力是重力,万有引力的另一个分力是向心力。
(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,地球在不停歇的自传,地球上的所有物体都应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,这两个力不能平衡,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)万有引力F引与支持力N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,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,一直提方向是竖直向下的而非指向地球球心,其原因就在于此。
从某种意义上来说,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向心力之后富裕的部分,被地面的支持力给抵消掉了。
大家可以计算一下,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。大家可以拿尺子画一个平行四边形,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。物理网编辑们留给大家一个思考题,为什么发射卫星,要选择低纬度高海拔的地方?
在文章的最后,我再来补充一个问题,那就是在地球南北极极点,向心力为零,这里的重力与万有引力大小一样,方向也一样。
参考文献:高一物理必修1知识点总结http://za.gaozhongwuli.com/
原文作者:李世超,转载请注明笔者与高中物理网首页(http://gaozhongwuli.com/ )链接。

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