關於重力的定義與重力加速度

高中物理教學中不少同學會對重力、引力、重力加速度、加速度的概念含糊不清，本文幫助同學們理順這幾個概念。用於高一同步輔導、高三一輪複習。

人教版物理必修1：地面附近一切物體都受到地球的吸引，由於地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。

高等教育出版社《普通物理學》程守洙、江之水主編：

重力的存在主要是由於地球對物體的引力，在地面附近和一些要求精度不高的計算中，可以認為重力近似等於地球的引力。對於地面附近的物體，所在位置的高度變化與地球半徑（約為6370km）相比極為微小，可以認為它到地心的距離就等於地球半徑，物體在地面附近不同高度時的重力加速度也就可以看作是常量。

請注意教材中對重力的說明，重力並不等同於地球對物體的引力。

一、關於重力的定義

問題1：我們是如何感知物體的重力的？

對於物體有多重的感知往往是通過懸掛物體靜止時對拉力的感知或支撐物體靜止時對壓力的感知。我們認為物體靜止時受力是平衡的，因此拉力或支持力大小等於重力。然而靜止是相對的，問題就出在這裡。

由於地球有自轉，地面上靜止（相對地面靜止）的物體，相對地心都在做勻速圓周運動。以赤道上的物體為例，受力分析，  

可以這樣理解，將引力分為兩部：一部分充當向心力，一部分與支持力平衡。其中與支持力平衡的部分就是重力。

下面我們來計算下向心力與重力的佔比，經過查閱資料，地球半徑6371km，地球質量M=5.965×1024kg，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2

向心力與重力的比等於向心加速度an與重力加速度g的比：

可以發現向心力的佔比是非常小的，所以重力在數值上約等於萬有引力。在來看《普通物理學》中的描述：在地面附近和一些要求精度不高的計算中，可以認為重力近似等於地球的引力。

在看看不在赤道的情況，如下圖，北緯某處水平面上的物體，

引力一部分充當向心力，另一部分就是重力，重力與支持力平衡。充當向心力的部分其實很小，重力與引力接近重合。

問題2：何為豎直向下？

可能有同學會發現，上圖中支持力的方向是不是有問題？請注意我的描述：北緯某處水平面上的物體。對於在地球上生活的我們，什麼叫豎直向下？什麼叫水平面？

我們所認為的豎直向下其實是鉛垂線的方向，即重力的方向！

我們所認為看到平靜的湖面，水在重力作用下形成的「水平面」其實就是垂直於重力的方向！

注意將豎直向下方向（重力方向）延長不過地心！（兩極點、赤道除外）

二、關於重力加速度的說明

重力加速度就是由重力產生的加速度，根據牛頓第二定律的獨立性：

因此分清楚什麼是重力，就能清楚什麼是重力加速度。

注意下面幾種常見的情況：

1、不需要考慮自轉或自轉可以忽略的情況——重力就是引力

2、星球表面的重力加速度——如果星球自轉不能忽略，那麼星球表面不同維度的重力加速度是不同的。如果問題中直接說明星球表面的重力加速度即隱含沒有自轉或自轉可以忽略的情況，也認為重力就是引力

3、星球表面某處的重力加速度——這種說法意味著研究的問題必須考慮自轉。高中階段一般只會考查赤道處和兩極處的重力加速度。

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