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什么时候万有引力等于重力

来源:潮女谷    阅读: 1.64K 次
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什么时候万有引力等于重力?万有引力定律是英国物理学家牛顿发现的,被称为17世纪自然科学最伟大的成果之一,而地球附近一切物体都受到地球的吸引,这种由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力。在我们学习了万有引力的相关知识后,时常感到困惑,万有引力到底与重力是什么关系?什么时候万有引力等于重力?接下来我们一一解答。

什么时候万有引力等于重力1

在两极时,重力等于万有引力。

重力的定义:地球表面附近的物体由于受到地球的吸引而产生的力。地球对物体的吸引就是万有引力,但不是重力。重力并不等于地球对物体的引力。

两极时重力等于万有引力的原因

赤道的物体随地球自转,受力应该是万有引力和支持力,两力并非等大,两力的合力等于物体随地球自转而需要的向心力。物体受到的支持力与重力等大反向。地球两极处物体随地球自转需要的向心力为零,所以万有引力等于支持力。由于地球对地表物体的万有引力相同,所以由赤道上的万有引力大于支持力到两极处的相等可以看到,支持力变大了,即重力增大了,即g随纬度增大而增大的原因。

重力并不等于地球对物体的引力。

由于地球本身的自转,除了两极以外,地面上其他地点的物体,都随着围绕地轴做近似匀速圆周运动,这就需要有垂直指向地轴的向心力,这个向心力只能由地球对物体的引力来提供,我们可以把地球对物体的引力分解为两个分力,一个分力F1,方向指向地轴,大小等于物体绕地轴做近似匀速圆周运动所需的向心力;另一个分力G就是物体所受的重力。其中F1=mrw^2 (w为地球自转角速度,r为物体旋转半径),可见F1的大小在两极为零,随纬度减少而增加,在赤道地区为最大F1max。因物体的向心力是很小的,所以在一般情况下,可以近似认为物体的重力大小等于万有引力的大小,即在一般情况下可以略去地球转动的影响。其中引力的重力分量提供重力加速度,引力的向心力分量提供保持随地球自转的向心加速度。

什么时候万有引力等于重力

什么时候万有引力等于重力2

这类问题的解答方法是类似的,我们先来寻找特殊情况。

地球上特殊的地方无外乎两级和赤道。

在赤道上,万有引力的方向与支持力的方向在一条直线上,不过是相反的、而且不相等,它俩的差就是向心力。

在地球两极上的物体,不会绕地轴旋转,所以可以理解为向心力等于零。

这两种情况的`公式如下图所示:

什么时候万有引力等于重力 第2张

现在我们应该明白了,在赤道上,物体所受到的向心力是最大的。

不过这种情况下,向心力约占地球给物体的万有引力的0.3%;这还是向心力最大的地方,其他地方向心力占万有引力的百分比更小。

所以很多时候,题目中总是告诉我们万有引力等于重力。换句话说,大部分情况下,我们可以认为地球表面的物体,所受到的万有引力等于其重力。

高考说明中也明确指出:在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力。

实际上,只有在地球两级上的物体,所受的重力才真的等于万有引力;因为地球两级上的物体不随着地球旋转,向心力为零。

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