從“蘋果落地”看重力

姚俊松

1666年，23歲的牛頓坐在花園中休息，一個蘋果落下來砸到他的頭上，愛思考的牛頓沒有放過這個平常的現象.經過反復地思考、推理，他發現地球對其周圍的物體是有吸引力的，從此發現了萬有引力定律，也建立了重力的概念.那么，什么是重力，其大小、方向如何？今天我們一起來進行學習.

從“蘋果落地“看重力源頭

當蘋果脫離樹枝的拉力之后就會落向地面，類似地，所有的物體沒有受到支撐時.都會落向地面.這說明地球對其表面附近的物體有吸引力.這種由于地球的吸引而使物體受到的力叫作重力.重力的施力物體是地球，受力物體是被研究的物體， 將物體懸掛，靜止時物體與繩子總會指向豎直方向；讓物體從高處自由下落，物體會沿著豎直方向落地，這些現象說明物體所受重力的方向是豎直向下的.

重力的方向在生活中，尤其是在建筑上有著廣泛的應用.利用重力方向豎直向下這一特性設計的鉛垂線，可以檢測墻壁是否豎直. 重力是力的一種，它的單位也是牛頓.簡際牛，記作“N”.生活中我們經常說自己的體重是多少，這里的體重說的是質量，其單位是“千克”，我們要區分對待.

例1 運動員將足球從后場踢到前場.足球在空中運動的過程中，不計空氣阻力，其受力的情況是（）.

A.只受踢力

B.只受重力

C.受踢力和重力D.不受力的作用

分析：在空中飛行的足球，已經離開腳，不會受到腳對它的踢力，地球附近的一切物體都會受到地球的吸引，故足球會受到重力.在不計空氣阻力時，在空中運動的足球只受重力.

答案：B

例2 圖1是描述地球上不同位置的人釋放手中石塊的示意圖，圖中虛線表示石塊下落的路徑.對石塊下落路徑的描述最接近實際的示意圖是（）.

分析：重力的方向總是豎直向下的.豎直向下是指向地心的，故B圖最接近實際. 答案：B

從力的三要素看重力特性

我們知道，影響力作用效果的要素有三個：力的大小、方向、作用點.已知重力的方向是豎直向下的，那么如何找重力的作用點和判斷重力的大小呢？

1.重心.

一個物體各部分都要受到重力的作用.從效果上看，可以認為各部分受到的重力作用集中于一點，這一點叫作物體的重心.（1）對于質量分布均勻、形狀規則的物體，其重心位置在物體的幾何中心處，如均勻球體的重心在它的球心處.（2）質量分布不均勻的物體，其重心位置除了跟它的形狀有關外，還與它的質量分布情況有關，如載重汽車的重心會隨著載重物質量和高度的變化而變化.（3）重心的位置不一定在物體上，如質量分布均勻的圓環重心位于圓環的圓心處.

2.重力的大小與質量成正比，

我們用彈簧測力計測出物體所受的重力，用天平測出物體的質量，對比實驗數據可以得出：物體受到的重力與物體的質量成正比.如果用G表示重力，用m表示質量，用g力的計算方法G=mg，其中g是一個常數，g=9.8N/kg，粗略計算時取g=10N/kg.g的物理意義是：在地面附近，質量為1 kg的物體所受的重力為9.8N.

物體所受重力與其質量成正比，但質量與重力有著本質的不同.我們要區分對待.質量表示物體所含物質的多少，是物體的屬性，它不隨物體的溫度、位置、物態的改變而改變，重力是地球表面物體由于地球的吸引而受到的力，當位置、運動狀態發生改變時，重力可能發生變化.比如在同步地球衛星中，物體質量不變，但卻是處于失重狀態；在月球上.物體的質量不變，而受到的引力卻是地球

例3 如圖2所示的圖象中，能正確表示物體所受重力與質量關系的是（）.

分析：重力與質量成正比，所以重力一質量關系圖象應該是正比例函數圖象.

答案：A

例4重力與質量的比值是9.8 N/kg，意思是（）.

A.1kg等于9.8 N

B.物體所受的重力是9.8N

C.物體所受的重力是9.8kg

D.質量是1 kg的物體所受的重力是9.8N

分析：質量是物體所含物質的多少，重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，二者的性質不同，不存在等量或倍數關系，A錯；物體所受的重力是9.8N，沒有指明物體的質量是多少，B錯；重力的單位是牛頓（N），9.8kg表示物體的質量，C錯；在地面附近，質量為1 kg的物體所受的重力為9.8N，D正確.

答案：D

3.如何作重力示意圖，

我們可以用力的示意圖將重力的三要素表示出來：（1）重力的作用點在物體的重心處；（2）重力的方向豎直向下；（3）用帶箭頭的線段表示重力大小.在箭頭處標注G表示重力.

例5 請在圖3中作出蘋果所受重力的示意圖，

分析：物體所受重力的作用點在物體的重心處，方向豎直向下，重力的示意圖如圖4所示，

答案：如圖4所示.