重力的基本概念

1．重力的基本概念

在力学中，重力是最重要、最基本的概念之一。目前为止，国内外各种课本以及大量的参考书对重力概念的定义大致分为以下三类。

第一类：“地球对物体的引力称重力”，“重力就是由于地球吸引而使物体受到的力”。

重力是一种万有引力

该类定义比较明确，重力指的是地球对物体的万有引力，重力即是力，是一个矢量，它的方向也就是地球对物体引力的方向——指向地球中心。如果按照这一定义，重力也就是引力的同义词。实际上，该定义仅仅在不考虑地球自转所引起的效果的时候，才具有一定的意义。

重力和支持力的示意图

第二类：“地球对地球表面附近物体的引力称重力”，“地球对它附近物体吸引的力是重力”。

该类定义存在一个共同点，即有“表面”、“附近”这一类限制性词。事实上，这些“表面”、“附近”表达的意思只是一个区域性概念，也就是说只有地球表面附近的引力才能称之为重力，除此之外，则被称为引力；此外，这里所说的“表面”、“附近”到底距地球表面有多远没有说明。由此可见，该类重力定义的概念只是一些模糊的、不确切的定义。

第三类：“实际上，重力就是悬线对质点拉力的平衡力”。“物体在地球表面附近自由下落时，有一竖直方向的重力加速度g，产生此重力加速度的力称为重力”，“质点以线悬挂并相对于地球静止时，质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下，其大小在数值上等于质点对悬线的拉力”。

该类定义是分别从两种形式——静力学形式和动力学形式提出来的重力的“操作性定义”，并且还暗示了重力并不是单纯的地球引力，而是将地球自转影响这一因素考虑在内的地球引力和物体随地球绕地轴转动所受的向心力的差。该类定义比较全面，不过唯一一点不足之处是，没有明确地将重力的主要本质（即地球引力）表达出来。

由上面新的力的定义，可以知道重力概念的内涵：其一，重力的本质来源于地球的引力；其二，重力是一个表观的概念，是物体随地球一起转动时受到地球的引力；其三，重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差；其四，重力的方向总是竖直向下的；其五，重力是由于地球的吸引而产生的，不过不能将它说成是地球的引力。

重力，并不等于地球对物体的引力。事实上，重力是万有引力和离心力的合力，能够利用平行四边形法则合成。这是为什么呢？在所有纬线中，赤道是最长的，赤道上的物体所受到的离心力也是最大的，而因为地球是一个近似的规则的圆球体，所以物体在地球上任何一个点所受到的万有引力基本上没有什么变化。此外，由于重力是万有引力和离心力的合力，这样一来，物体在赤道上所受到的重力较小，而在两极上受到的重力较大。换句话说，在地球上，重力加速度是随着纬度的升高而不断增大的。

重力有两个影响因素：物体的形状和质量的分布。

水平仪

在生活中，重力有着非常广泛的应用。例如，重垂线，用来检查所砌的墙是否竖直；水平仪，用来检查桌面或窗台是否水平；弹簧测力计，用来测量力的大小。

对于位于地面同一点处的物体，所受到重力的大小与物体的质量m成正比例关系，一般用关系式G=mg表示。一般情况下，在地球表面附近g的取值是9.8牛每千克，即质量为1千克的物体受到9.8牛的重力。需要注意的是，这里的9.8牛是一个平均值。虽然物体的各个部分都受重力的作用，但如果从效果上来看，我们就会发现各部分受到的重力都作用在一点，实际上这个点就是重力的作用点，即物体的重心。通常情况下，重心的位置与物体的几何形状及质量分布有着一定的关系。如果这个物体形状规则、质量分布均匀，它的重心位于它的几何中心，不过它的重心的位置不一定在物体之上。

人体在太阳和月球上受到的万有引力是不一样的