高中物理教研論文關(guān)于重力的概念在不同背景下的詮釋

1、關(guān)于重力的概念在不同背景下的詮釋江蘇省石莊高級(jí)中學(xué) 郭騎兵引言： 人教版教材對(duì)重力的定義為：由于地球的吸引，而使物體受到的力叫做重力。一個(gè)物體受到10牛的重力，也可以說這個(gè)物體的重量是10牛。重力是矢量，有大小也有方向，其大小可以用彈簧秤測(cè)出，當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)即等于物體受到的重力。重力的方向：由靜止開始落向地面（自由落體）的物體總是豎直下落的，由力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因?？梢娭亓Φ姆较蚴秦Q直向下的。本教材對(duì)重力的定義是從重力產(chǎn)生的原因入手的，限于高中要求，并不做過多的闡述，筆者閑暇之余，翻閱資料，對(duì)重力的概念在不同背景下的理解總結(jié)如下，與讀者共享！mg正文：萬有引力定律認(rèn)為

2、自然界中任何兩個(gè)物體都是相互吸引的（即存在萬有引力），地面上的物體與地球之間也相互吸引，其引力大小等于,但用彈簧秤測(cè)量一靜止物體所受重力時(shí)（如右圖所示），彈簧稱示數(shù)與物體所受地球的引力并不相等，這是由于物體的受力狀況與地球自轉(zhuǎn)有關(guān)。一、地球表面物體所受重力與萬有引力的關(guān)系地面上的物體由于隨地球自轉(zhuǎn)而繞地軸在緯線圈所在平面上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其圓心在地軸與緯線圈平面的交點(diǎn)上，所以地面上每一個(gè)物體都有指向地軸的徑向加速度，這個(gè)向心加速度是由地球?qū)ξ矬w的萬有引力F，以及地面對(duì)物體的支持力N的合力所提供。即。其中與支持力N方向相反，大小相等的力（即萬有引力的一個(gè)分力）即為物體受到的重力mg,則有,由，（

3、為物體在地面所處的緯度）,根據(jù)余弦定理有： 利用配方法,組成完全平方式: 由于地球自轉(zhuǎn)角速度很小，略去的四次項(xiàng)，則，由地球半徑R=6400Km，G=,rad/s由于實(shí)際上地球是一個(gè)橢球體，而非理想的球體，則物體受到的重力和緯度的關(guān)系，在實(shí)際上應(yīng)修正為：由此可以看出：（1） 隨著緯度的增大(增大)，重力逐漸變大；即一個(gè)物體所受的重力，在兩極處最大，在赤道處最小。實(shí)際上，緯度的變化對(duì)重力的影響很小，高中階段利用重力處理一些模型時(shí)，精度要求不高，認(rèn)為重力大小與引力大小相同： .高度的差異對(duì)重力的影響重力表達(dá)式對(duì)高度的修正要大于對(duì)緯度的修正，忽略緯度的影響，則重力,即h越大，mg越小。實(shí)例：將鐘擺從赤

4、道移到兩極，從海平面移動(dòng)到珠穆朗瑪峰頂，周期分別產(chǎn)生怎樣的變化？答：因?yàn)閱螖[周期，所以從赤道移到兩極，周期變??；從海平面移動(dòng)到珠穆朗瑪峰頂，周期變大。二、繞地飛行物體所受重力與萬有引力的關(guān)系（1）速度較慢的飛行器（如飛機(jī)速度一般在800公里/小時(shí)），繞地角速度依然很小，所受重力與靜止在地面上大致相當(dāng)（2）繞地做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛行器（如人造地球衛(wèi)星），其所受萬有引力完全提供飛行器繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力（），此時(shí)飛行器所受的重力即為萬有引力，飛行器處于完全失重的狀態(tài)，視重為零。三、月球及其他星球表面的重力（1）月球表面月球在月球質(zhì)心坐標(biāo)系中自轉(zhuǎn), 在相對(duì)月球或月球表面不動(dòng)的坐標(biāo)系中,也可

5、以對(duì)附近的物體(比如高度不超過月球半徑十分之一的物體)引入重力概念.但由于月球自轉(zhuǎn)周期（27日7時(shí)43分11秒）是地球自轉(zhuǎn)周期的27倍還多,使慣性離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于萬有引力,所以重力跟萬有引力的差別幾乎可以不計(jì)。（2）木星表面木星的赤道半徑為71400公里，為地球的11.2倍；體積超過地球的1500多倍；質(zhì)量是地球的318倍，是太陽系所有其他行星總質(zhì)量的兩倍半。如此龐大的木星平均密度卻相當(dāng)?shù)?，只?.33克/立方厘米（地球平均密度為5.25克/立方厘米）。而木星赤道部分的自轉(zhuǎn)周期為9小時(shí)50分30秒，放在木星表面赤道附近的物體受到的慣性離心力大約等于木星施加的萬有引力的四分之一，木星赤道表面物體所受的萬有引力與重力比較，差別較大。綜上所述，重力是萬有引力作用于物體的一種效果，主要適用于星球表面。當(dāng)物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)，物體的重力是萬有引力的一個(gè)分力；而當(dāng)物體不隨地球自轉(zhuǎn)，即不需要考慮自轉(zhuǎn)所需向心力，物體所受重力即為地球?qū)ξ矬w的萬有引力。既然重力概念已經(jīng)被賦于了特