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1、宇宙员在天宫上授课是对大众一次物理知识的普及，让人们对失重现象有了正确 的理解，也让我们看到了在失重条件下很多在地球上无法看到的奇异的物理现 象。但地球引力是重力吗？如果是，为什么有两个不同的概念？如果不是，重力 和引力又是什么关系呢？示重和重力又是什么关系？这些问题一直困扰很多师 生，专家和物理教师也众说纷云，现在中学教材中干脆就回避了这个问题，有人 甚至提出取消或重新定义重力概念。博主也一直试图弄清这个问题，但苦于表达 不清。今天阅读了中学物理教学参考杂志2013年第6期一篇文章“重力与万 有引力的关系及其对中学物理教学的启示”（作者：马亚鹏），茅塞顿开。本文 结合自己多年教学实践对这个问
2、题的认识归纳以下。一、原有的重力的定义及内涵目前的高中教材一般都没有给重力下定义。以下是我从百度中搜索到的有关重 力概念，这也是我们高中教师教学中给学生讲解重力时常用的解释。重力的比较确切的定义是：“随地球一起转动的物体，所表现出的、所受地球的引力，称 物体的重力 ”根据这种定义，重力概念的内涵有：1）重力的本质来源是地球的引力；2）重力是一个表观的概念，是物体随地球一起转动时受到地球的引力；3）重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差；4）重力的方向总是竖直向下的；5）重力是由于地球的吸引产生的，但不能说重力就是地球的引力“2012年后物理学界出现了重力定义的新版本:把宇宙
3、中星球视为质点之后，在静力学范围 内,以放置物体的支持物或物体自身为非惯性参照物，物体所受各万有引力与惯性力的合力 叫重力”（摘自物理教师杂志2013年第七期第62页，潘升学老师的文章太空中的物体 还有重力吗？）传统重力定义及其内函不自洽:首先，“重力等于物体受地球的引力和随地球绕 轴转动所需向心力的矢量差”，那么这个矢量差应该是随地球转动速度而变化的, 这与重力的方向总是竖直向下的表述是矛盾的。其次，何谓“所表现出来的、所 受的引力”？是真受到的引力吗？还是“所表现出来的”引力（表现出来的不是示 重吗？）无论是传统的重力定义还是新的重力定义，都有两个相同点：一是重力是地球 引力的一个分力或是
4、引力与某个力合力，而不是一个独立存在的力，这两种定义 与重力是性质力，应当有独立的施力物体是矛盾的。二是重力都与运动状态有关。 重力与状态有关的一个特例是，当人造卫星以第一宇宙速度绕地球运行时，重力 是多少？这时物体已经不随地球运动了，还有重力吗？如果没有，现行教科书中 却都有“重力等于引力”的说法。若按上述的重力新定义，重力应当是零。两种定 义有矛盾了。如果我们仔细推敲就会发现，这些定义中“示重”的含义若隐若现。 我以为，这应当是示重的定义而不是重力的定义。万有引力与运动状态无关，在 我下文给出的重力定义中，重力与运动状态也无关。二、我对重力的定义以及重力与引力的关系的新认识。上述提到的马亚
5、鹏老师的文章的关于重力和引力关系的结论是:在不考虑地球 自转的影响时，重力就是地球引力。考虑地球自转的影响时测得的重力是万有引 力与惯性离心力的合力。“重力是地球引力的一个分力”的说法是错误的。我基本同意马文关于重力与引力的关系观点。但我认为还应当把重力概念内涵 进一步扩大和丰富，把其外延缩小。我给重力下的定义是：在把地球看成是半径 无限大，地球表面是水平的情况下，地球对地球表面附近物体的万有引力叫做 重力。在这种情况下，当然不必考虑地球自转的影响（无限大的物体是不存在转 动的说法的）。在这种定义下，地球重力是恒力，方向总是竖直向下（竖直向下 说法只对水平面成立，对一个球体而言是无所谓竖直向下
6、的）。平抛运动、自由 落体运动、竖直平面内的圆周运动等常见运动都是在一个远小于地球半径尺寸的 空间范围的研究的运动。这时候重力大小等于引力。只有这样定义重力，关于重 力的大小、方向的表达才会自洽，不会自相矛盾。由此重力的定义得出的结论是： 凡远离了地球（地球半径不能看成无限大），或者在地球表面上研究的运动其运 动范围的尺寸接近甚至超过了地球半径（如研究火箭的飞行），或者考虑了地球 的自转等情况下的地球引力都不能称为重力。例如在天宫上，天宫本身和舱内的 所有物体受到地球引力，这种引力显然不能称为重力。正如航天员王亚萍说的一 样，在天宫上是没有上和下的概念的，引力的方向不能说成是竖直向下的。这时，
7、 也不可以说物体受到的重力是竖直向下的，而应当说物体受地球的引力指向地 心。而在物理学界，特别在中学物理教师中，重力概念不清，表达混乱，对重力与 引力关系认识不正确很常见。在各类教科书上也有各种错误认识（至少说是模糊 不清的认识）。错误说法之一：“在地球表面上随地球自转的物体的重力是地球 引力的一个分力”。因为如果考虑了地球的自转，就没有重力概念了，只有地球 引力的存在。这时所谓的“重力”实际上是测力计测到弹力，其大小等于示重，示 重大小等于引力与惯性离心力的合力（考虑地球自转后，地球是非惯性系，要引 入惯性力）。错误说法之二：“随着地球纬度的增大，重力加速度也增大，随着 离地面的高度增大，重
8、力加速度减小”。如果考虑了地球的纬度（地球半径已经 不是无限大），就没有重力的说法了。如果考虑了引力随高度的变化，这个高度 与地球半径相比显然不可忽略了，地球当然也不能看到无限大。所以，正确的表 达应当“随着地球纬度的增大，地球万有引力加速度增大；随着离地面的高度增 大，地球的引力加速度减小”由于生活习惯用语的影响，加上教科书上对重力有各种混乱的定义，以讹传 讹，导致我们对重力和引力及示重关系糊涂。但作为今天的物理教师我们必须对 这几个概念的内涵和外延清楚，要搞清他们的关系。如果我们教师继续“以其昏 昏使人昭昭”，必然谬种流专，继续误人子弟下去。要正本清源，首先应当在教 科书中重新定义重力。也
9、有必要在教材中明确指出示重的含义。（万有引力概念 已经很明确，也不存在争议。）三、示重与重力、引力的关系示重是指测力计测得的读数。事实上，示重是指弹力大小。重力是恒力，与物 体处的位置和运动状态无关。地球引力是变力，与物体与地心的距离平方反比， 与运动状态无关。而示重却与物体的运动的加速度有关。所以说，在中学和大学 教科书中经常出现的说法：“在考虑地球自转的影响时，重力是地球引力的一个 分力”这一说法是错误的。正确的理解和表达应当是：当考虑地球自转的影响时， 已经没有重力的说法，物体受到的是地球引力，此时的示重等于万有引力与惯性 离心力的合力。失重是指物体对与期接触的支持物的弹力为零，即示重为零。失重现象不但存 在于地面上，习惯上也把远离地球的地方示重小于地球引力的情况也称为失重， 事实上我觉得称之为“失引”可能更合适。
我对重力与万有引力以及示重的关系的新认识
