2014.08.22 20:08
重力的知识我们在初中也学过，在高中我们讲解的更加的深入。除了必修1的内容外，本文中还涉及了重力做功与重力势能的相关概念。
重力的概念
我们高中物理教材（物理必修1的51页）中有重力的定义：地球附近一切物体都受到地球的吸引，这种由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力。重力的表达式G=mg；其中g为地球表面的重力加速度。
重力、万有引力、向心力关系
（高一上学期刚接触重力学生可以跳过此段）实际上重力G只是万有引力F的一个分力（具体分析参看图所示）。
对地球表面上的物体，万有引力的另一个分力是使物体随地球自转的向心力f。f比G小很多（f与G的比值不超过0.35%）；因此高考说明中已经明确指出：在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力。在这里王尚老师要给大家强调一点，只有在极轴上的物体，所受的重力等于万有引力。
三者的运算关系满足矢量的三角形法则；也就是说重力加速度与质量的乘积等于万有引力与向心力的矢量差。从图中，我们还可以看出来，重力的方向不是指向地球中心的。所以我们从初中物理开始，就一直用“竖直向下”这一说法来说重力的方向。
为什么物体在地球的两极重力大？
在这里，我们做一个分析，来深入理解为什么两极重力大？
首先，由于地球不是标准的球形，而是椭圆体；夸张一点来说，就像个椭球体的“橘子”。因此“距离地心近”的两极万有引力大一些，自然重力加速度也较大。
从天体学的相关知识（F向=mvω）可知，赤道附近的向心力大（高一上学期学生对向心力和万有引力不理解的，下文中有说明）。
相对而言，物体在北极（或者说两极）向心力为零，根据矢量运算法则自然重力也就大一些。
综上两个因素所述：
1两极的周围万有引力较大；
2南北极没有向心力。
因此，南北极附近的重力加速度大。请注意是两个因素，在王尚的教学中发现很多老师不严谨，仅强调第二个向心力关系大小的因素，这是不科学的。下面我们来探究重力加速度值的问题。
重力加速度值
课本和辅导书上常看到的重力加速度值g=9.8m/s^2实际上是大概值，并不精确。如果要找某地g的精确值，最简单的就是利用单摆来测定当地的重力加速度了。在下面，给出大家几个城市的重力加速度值。
赤道附近g=9.780米/秒^2，
广州g=9.788米/秒^2。
武汉g=9.794米/秒^2。
上海g=9.794米/秒^2。
北京g=9.801米/秒^2。
纽约g=9.803米/秒^2。
莫斯科g=9.816米/秒^2。
北极地区g=9.832米/秒^2。
便于大家理解重力加速度的例子
在课堂上我个人喜好典型例子教学。在这里给大家举个例子来帮助大家理解。
同样10米深的一个坑，一个是在北极，一个是在赤道。北极熊掉进坑底的加速度要比袋鼠大，也较早落地；请注意，不是因为北极熊质量大，这个伽利略先生早在几百年前就做了比萨斜塔实验了。当然了，这个差异是非常、非常小的，你用肉眼观察不出来。
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本文发表于2014年08月22日；标签归档: 高一物理必修一；本站文章拒绝任何形式转载，否则法庭见。
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