重力不等于万有引力吗

丁义军

摘要：在高中大部分教师及参考材料的解释中，都认为在地面上的重力是地球对物体的万有引力的分力，其值低于万有引力本文作者对此有不同看法：重力就是万有引力

关键词：物理教学；重力；万有引力；视重

重力，是学生在学习高中物理受力分析中是最常用到的一个力.然而很多人对重力的概念却存在着模糊甚至是错误的理解.

人教版《物理·必修Ⅰ》中“重力基本相互作用”一节是这样引入重力概念的：“地面附近的一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力.”在学习万有引力之前，可以从新课程渗透式定义的理念上给予这样的概念，即使有不确切的地方，也可以算作一个伏笔，交代学生学过万有引力再作讨论.人教版《物理·必修》中“万有引力理论的成就”一节指出“若不考虑地球自转的影响，地面上质量为的物体所受的重力等于地球对物体的引力

显然，教材中的定义很模糊，只是说重力是由于地球的吸引，并没有明确指出重力是什么因此，大部分教师及所有的参考资料都对重力做如下的解释：重力是万有引力产生的，由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力.

重力实际上是万有引力的一个分力.另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力，如图所示，由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力F向不断变化，因而表面物体的重力随纬度的变化而变化，即重力加速度g随纬度变化而变化，从赤道到两极逐渐增大.通常的计算中因重力和万有引力相差不大，而认为两者相等，即g=r， g=M/r常用来计算星球表面重力加速度的大小，在地球的同一纬度处，g随物体离地面高度的增大而减小，即gh=M/（r+h），比较即：重力来源与万有引力，但不完全等于万有引力，在数值上比万有引力略小一点只有在地球的两极才与万有引力相等，因为在两极的物体没有自转

如果这样解释这个问题：同步卫星在地球赤道上空同步轨道和地球赤道二者相对地球都是静止的，为什么它在地面上时重力是万有引力的一个分力？而它在同步轨道上时重力就是地球的万有引力了呢？难道两种情况重力产生的原因不同？

对此笔者有不同的观点，按照上面的分析，假设地球自转加快，即ω自变大，由g=

R3，比现在地球自转角速度要大得多那我们再看另外一种情况，在绕地球做匀速圆周运动的飞船内宇航员的重力多大？这时我们会对学生强调“宇航员虽然飘在飞船中，但宇航员依然受到重力作用，千万不能认为宇航员的重力是”这时我们是不是会觉得前面的解释有点不妥？难道随地球转动和随飞船转动有什么本质的区别？

如果把“地面上物体的重力看作万有引力的一个分力”教给学生，学生受此影响，在学习“万有引力定律”这一章之后，对置于地球赤道七的物体进行受力分析时，往往会为分析成：重力和支持力？还是地球引力和支持力？还是重力、地球引力和支持力而困惑！我们知道合力与分力是等效替换关系，对物体进行受力分析时应分析其实际受到的力，既然重力是地球对物体引力的一个分力，那么赤道上的物体受力只能是：地球引力和地面支持力，把赤道上物体受力分析为重力和地面支持力则是错误的！显然这与我们教学实际和生活经验不符，学生对此是难于接受的如果我们将物体在地面的重力统一到其受地球引力的认识上来，学生对这一受力分析问题就不会有如此困惑！自然会分析为：重力（即地球引力）和地面支持力

所以，笔者对重力与万有引力的关系有不同的观点：重力就是万有引力，不管是在地面还是在太空重力和万有引力都是指物体所受同一个力，重力取名源于我们的生活，是其“小名”，万有引力则是该力的“大名”而已

至于认为在地球上重力是万有引力的一个分力的解释，应该是把重力与视重混淆了视重是我们对重力最直观的认识我们感觉的重力其实是感觉支持物对物体的支持力若物体处于平衡状态则根据二力平衡，重力与支持力相等而物体不平衡时这两个力就不相等此时支持力的大小就叫物体的视重如图当物体处于地球上某位置时（非南、北极点），物体受到万有引力F、支持力N作用，把万有引力F分解为F向和g显然F向提供物体随地球转动时的向心力，则N=g，那这边g不是物体的视重吗？

所以由于地球的自转我们测量的重力都是物体的视重，而不是物体的重力，这时视重比万有引力略小，但物体的重力还是万有引力，这时我们就不难解释在飞船中物体的重力依然存在了