轉(zhuǎn)換視角分清萬有引力與重力的關(guān)系

　　寫在前面：初中就學(xué)習(xí)過重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，在高中物理必修1中還是很含糊給出重力的概念：“地面一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受的力叫重力”。而真正能把萬有引力和重力分得清是在必修2的萬有引力部分，但課本上只字不提，老師在教學(xué)中也只是強(qiáng)調(diào)重力是萬有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力提供了物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力。導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中不能從理論上分清萬有引力與重力的關(guān)系。筆者在學(xué)習(xí)過萬有引力之后轉(zhuǎn)換視角運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)分清萬有引力與重力的關(guān)系。

　　如圖所示，不同的人看到地面上的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一樣，受力分析也不一樣，所列的力學(xué)方程也是不一樣的。

　　在外星人看來：地球上表面上的物體只受兩個(gè)力作用，一個(gè)萬有引力F，一個(gè)是地面的支持力N。物體隨地球一起在自轉(zhuǎn)，做的是圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在地球的軸線上。這樣指向地球球心的萬有引力F與地面支持力N的合力提供了向心力F/。

　　在地球人看來：物體受到的力是重力G和地面的支持力N，物體是靜止的，所以G與N二力平衡。

　　這樣一樣，誰都沒錯(cuò)，那怎樣解釋這些力的關(guān)系呢？萬有引力肯定是客觀存在的，在此把萬有引力分解為重力G，另一分力指向圓周運(yùn)動(dòng)圓心是提供向心力F/。對(duì)外星來講：當(dāng)然還可說F/是F與N的合力；對(duì)地球人而言，因自身隨地球一起自轉(zhuǎn)感受不到物體的圓周運(yùn)動(dòng)，只說G與支持力N平衡同樣正確。

　　因F/=mw2r，赤道上物體的向心力最大，兩極處最小，而各處萬有引力一樣大，所以赤道上重力G最小，兩極處G最大，G=mg，這也是我們說重力加速度g與緯度位置有關(guān)的原因。

　　由于地球自轉(zhuǎn)的角速度很小，F(xiàn)/很小，與萬有引力相比F/<>

　　假設(shè)地球自轉(zhuǎn)加快，F(xiàn)/將變大，G將變小，萬有引力F全部提供向心力時(shí)F/，當(dāng)G小到0 時(shí)， 赤道上的物體對(duì)地面也變無壓力而“飄起來”，這就是星球因自轉(zhuǎn)而解體的原因。