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重力知識梳理

生活 更新时间:2025-01-10 15:52:37

重力是高中物理最基礎的概念之一,大家都知道重力G=mg,方向豎直向下,地球不同地方重力不同。但是我問大家三個問題:

1.重力豎直向下到底是什麼含義?

2.重力是萬有引力嗎?它和萬有引力關系是怎樣的?

3.在地球表面的物體完整的受力分析到底是怎樣的?

如果你不能很好的回答這三個問題也沒有關系,因為99%的同學都沒有掌握這些知識點,今天我們就來把它講透。

重力豎直向下的含義

重力知識梳理(絕大多數同學都不知道的重力知識點)1

如上圖,大家都知道地球是個橢圓而不是标準的圓。要想知道我們在地球上任意一點的重力方向。首先需要畫出圓周上該點的切線。這條切線我們可以看做是當前的地平面,而重力的方向與切線垂直,方向向下。這就是豎直向下的意思。

由于地球不是标準圓。因此除了在南北極和赤道,剩餘位置重力都不指向地心。

看到這裡你明白豎直向下的含義了吧:豎直向下是指與切線垂直,方向向下。

重力和萬有引力的關系

地球表面物體所受萬有引力的方向是永遠指向地心的。但是上文我們的結論是重力方向不一定指向地心,可見重力并不是萬有引力,那重力和萬有引力的關系是怎樣的呢?

為了回答這個問題,我們需要對地球表面物體做個完整的受力分析。(注意,以下分析忽略地球的公轉以及地球外系統對地球産生的影響)

重力知識梳理(絕大多數同學都不知道的重力知識點)2

如上圖。在A點的物體受到的力其實隻有萬有引力(圖中的F吸)和支持力(圖中的FN)兩個。我們把萬有引力分解成兩個力,其中G與支持力方向相反。F向平行于赤道面,指向地軸。

由于豎直方向物體是靜止的,所以G和支持力大小相等方向相反。這兩個力為平衡力,這個G就是重力。

看到這裡,物體受到的合力就很直觀了,就是還沒有被平衡的力F向 。也正是這個力使物體跟地球的自轉一起轉動,做勻速圓運動。

最後要注意一個例外,那就是南北極這兩個極點。在這兩個點上F向為0,萬有引力和重力大小相等方向相反,此處重力加速度最大。

如果上面你看懂了,那第二個和第三個問題你就知道了。恭喜你,掌握了99%的同學都不知道的重力知識點。

總結

豎直向下是指與切線垂直,方向向下。

重力不是萬有引力,而是萬有引力在豎直方向的分力。

地球上物體所受合力是向心力F向。

思考題

請你分析一下為什麼赤道上重力加速度最小

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