从“苹果落地”看重力

姚俊松

1666年，23岁的牛顿坐在花园中休息，一个苹果落下来砸到他的头上，爱思考的牛顿没有放过这个平常的现象.经过反复地思考、推理，他发现地球对其周围的物体是有吸引力的，从此发现了万有引力定律，也建立了重力的概念.那么，什么是重力，其大小、方向如何？今天我们一起来进行学习.

从“苹果落地“看重力源头

当苹果脱离树枝的拉力之后就会落向地面，类似地，所有的物体没有受到支撑时.都会落向地面.这说明地球对其表面附近的物体有吸引力.这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫作重力.重力的施力物体是地球，受力物体是被研究的物体， 将物体悬挂，静止时物体与绳子总会指向竖直方向；让物体从高处自由下落，物体会沿着竖直方向落地，这些现象说明物体所受重力的方向是竖直向下的.

重力的方向在生活中，尤其是在建筑上有着广泛的应用.利用重力方向竖直向下这一特性设计的铅垂线，可以检测墙壁是否竖直. 重力是力的一种，它的单位也是牛顿.简际牛，记作“N”.生活中我们经常说自己的体重是多少，这里的体重说的是质量，其单位是“千克”，我们要区分对待.

例1 运动员将足球从后场踢到前场.足球在空中运动的过程中，不计空气阻力，其受力的情况是（）.

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：在空中飞行的足球，已经离开脚，不会受到脚对它的踢力，地球附近的一切物体都会受到地球的吸引，故足球会受到重力.在不计空气阻力时，在空中运动的足球只受重力.

答案：B

例2 图1是描述地球上不同位置的人释放手中石块的示意图，图中虚线表示石块下落的路径.对石块下落路径的描述最接近实际的示意图是（）.

分析：重力的方向总是竖直向下的.竖直向下是指向地心的，故B图最接近实际. 答案：B

从力的三要素看重力特性

我们知道，影响力作用效果的要素有三个：力的大小、方向、作用点.已知重力的方向是竖直向下的，那么如何找重力的作用点和判断重力的大小呢？

1.重心.

一个物体各部分都要受到重力的作用.从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心.（1）对于质量分布均匀、形状规则的物体，其重心位置在物体的几何中心处，如均匀球体的重心在它的球心处.（2）质量分布不均匀的物体，其重心位置除了跟它的形状有关外，还与它的质量分布情况有关，如载重汽车的重心会随着载重物质量和高度的变化而变化.（3）重心的位置不一定在物体上，如质量分布均匀的圆环重心位于圆环的圆心处.

2.重力的大小与质量成正比，

我们用弹簧测力计测出物体所受的重力，用天平测出物体的质量，对比实验数据可以得出：物体受到的重力与物体的质量成正比.如果用G表示重力，用m表示质量，用g力的计算方法G=mg，其中g是一个常数，g=9.8N/kg，粗略计算时取g=10N/kg.g的物理意义是：在地面附近，质量为1 kg的物体所受的重力为9.8N.

物体所受重力与其质量成正比，但质量与重力有着本质的不同.我们要区分对待.质量表示物体所含物质的多少，是物体的属性，它不随物体的温度、位置、物态的改变而改变，重力是地球表面物体由于地球的吸引而受到的力，当位置、运动状态发生改变时，重力可能发生变化.比如在同步地球卫星中，物体质量不变，但却是处于失重状态；在月球上.物体的质量不变，而受到的引力却是地球

例3 如图2所示的图象中，能正确表示物体所受重力与质量关系的是（）.

分析：重力与质量成正比，所以重力一质量关系图象应该是正比例函数图象.

答案：A

例4重力与质量的比值是9.8 N/kg，意思是（）.

A.1kg等于9.8 N

B.物体所受的重力是9.8N

C.物体所受的重力是9.8kg

D.质量是1 kg的物体所受的重力是9.8N

分析：质量是物体所含物质的多少，重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，二者的性质不同，不存在等量或倍数关系，A错；物体所受的重力是9.8N，没有指明物体的质量是多少，B错；重力的单位是牛顿（N），9.8kg表示物体的质量，C错；在地面附近，质量为1 kg的物体所受的重力为9.8N，D正确.

答案：D

3.如何作重力示意图，

我们可以用力的示意图将重力的三要素表示出来：（1）重力的作用点在物体的重心处；（2）重力的方向竖直向下；（3）用带箭头的线段表示重力大小.在箭头处标注G表示重力.

例5 请在图3中作出苹果所受重力的示意图，

分析：物体所受重力的作用点在物体的重心处，方向竖直向下，重力的示意图如图4所示，

答案：如图4所示.