第13点 "两个关系"理解重力与万有引力
地球对物体的引力是物体受到重力的根本原因,但重力又不完全等于引力,这是因为地球在不停地自转,地球上的一切物体都随着地球的自转而绕地轴做匀速圆周运动,这就需要向心力,这个向心力来自地球对物体的引力F,它是引力的一个分力,如图1所示,引力F的另一个分力才是物体的重力mg.
图1
1.重力与纬度的关系
在赤道上时,引力F、重力mg、向心力F向三力同向,满足F=F向+mg.在两极时,由于向心力F向=0,则mg=F.在其他位置,mg、F与F向不在一条直线上,遵从平行四边形定则,同一物体在赤道处向心力最大,重力最小,并且重力随纬度的增加而增大.而且重力的方向竖直向下,并不指向地心,只有在赤道和两极,重力的方向才指向地心.
2.重力、重力加速度与高度的关系
若不考虑地球自转,地球表面处有mg=G,可以得出地球表面处的重力加速度g=.
在距地面高度为h处,重力加速度为g′,则:mg′=G
即距地面高度为h处的重力加速度
g′==g.
对点例题 某宇航员在飞船发射前测得自身连同宇航服等随身装备共重840 N,在火箭发射阶段,发现当飞船随火箭以a=的加速度匀加速竖直上升到某位置时(其中g为地球表面处的重力加速度),其身体下方体重测试仪的示数为1 220 N.已知地球半径R=6 400 km.地球表面重力加速度g取10 m/s2(求解过程中可能用到≈1.03,≈1.02).问:
(1)该位置处的重力加速度g′是地面处重力加速度g的多少倍?
(2)该位置距地球表面的高度h为多大?