對重力的屬性應重新認識

　　摘 要： 位于地球表面的物體所受到的重力，是一個實際上并不真實地存在著的力。因為它既可看做是地球對該物體的萬有引力的分量，也可看做是地球對該物體的萬有引力與該物體在克服伴隨地球自轉而作勻速圓周運動時所具有的離心力二者的合力。所以，從根本屬性上講，重力不是像彈力、摩擦力那樣，是一種具有特定施力者與受力者的力，而是像維持物體作勻速圓周運動的向心力一樣，是根據作用效果來命名的力，它只是一種由實際存在的力派生出來的假想力。
　　關鍵詞： 重力 屬性 重新認識
　　
　　現行高中《物理》教材明確指出：“向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質的力來命名的。它是根據力的作用效果命名的。”［１］我認為這一結論需要進一步推敲，因為從根本屬性上講，重力和向心力完全一樣，也是一個實際上并不真實地存在著的力。這樣講的主要依據是：由于受地球自轉的影響，位于地球表面的物體，它所受到的重力與地球對它的吸引力二者之間，存在著以下兩種情形中某一種情形的本質性的區別。
　　第一種情形：地面上的物體所受到的重力，是地球對它的萬有引力的分量［2］。
　　持這種情形看法的學者認為：在地球表面上的任何物體，它所受到的地球的萬有引力F，都被分解成了該物體所受到的重力G和維持其隨地球自轉作勻速圓周運動的向心力P，如圖1所示。
　　其中，F=G′?搖?搖?搖?搖P=mrω
　　G′為萬有引力常量，M為地球的質量，m為物體的質量，R為地球的半徑，r為物體所在緯度緯線圈的半徑，ω為地球自轉的角速度。
　　進一步聯想可知：當物體位于地球的赤道上時，萬有引力F、向心力P、物體所受到的重力G三者重合在一條直線上，且均指向地球的中心，此時因r=R，向心力P達到最大值，等于mRω。所以，物體所受到的重力G的值最小，為G=F-P=G′-mRω；當物體由赤道向南、北兩極移動時，向心力P的值逐漸減小，其所受到的重力G的值則逐漸增大；當到達南、北兩極時，向心力P的值減小為0，此時物體所受到的重力G的值最大，等于地球對它的萬有引力F的值。
　　第二種情形：地面上的物體所受到的重力，是地球對它的萬有引力與該物體克服其自身在伴隨地球自轉時所具有的離心力的合力［3］。
　　持這種情形看法的學者認為：在地球表面上的任何物體，一方面要受到地球的萬有引力F的作用。另一方面，由于其自身隨地球自轉而在不自覺地作勻速圓周運動，它同時還會因自身的慣性而受到離心力Q的作用。所以，位于地球表面的物體所受到的重力G，是其受到的地球的萬有引力F和自身因慣性存在而具有的離心力Q二者的合力，如圖2所示。
　　其中，F=G′?搖?搖?搖?搖Q=mrω
　　由此，我們可清楚地看出：位于地球表面上的物體，其所受到的重力與地球對它產生的萬有引力之間，始終都相差著因其要隨地球自轉不得不作勻速圓周運動而存在的向心力或者離心力。
　　據此，可以進一步推論：假如一個物體位于地球表面附近，但它不跟隨地球一起繞地軸勻速轉動，而是獨立于地球之外，且始終處于靜止狀態。那么，該物體所受到的重力就完全等同于地球對它產生的萬有引力。因為這時不存在向心力或者離心力。事實上，這也就是物體位于被成功地發射了的在軌人造地球衛星表面時的情況。此時，地球對該物體的萬有引力，完全變成了該物體隨人造地球衛星一起繞地球作勻速圓周運動時的向心力。
　　總之，無論是被作為地球對其產生的萬有引力的分量，還是被作為地球對其產生的萬有引力與其自身因隨地球自轉作勻速圓周運動而具有的離心力二者的合力，位于地球表面的物體所受到的重力，都是和勻速圓周運動中的向心力具有相同性質的力。它是根據其作用效果——導致位于地球表面上、隨地球自轉作勻速圓周運動的物體具有了重量這一結果出現——來命名的，它不是現實生活中真實存在著的、具有特定的施力者和受力者的一種實際的力，而是一種由實際存在的力派生出來的假想力。
　　
　　參考文獻：
　　［1］普通高中課程標準實驗教科書——物理2.人民教育出版社，2006，11，（2）：21.
　　［2］韋民著.與名師對話?高一跟蹤優化訓練?物理.大眾文藝出版社，2008，3，（1）：67.
　　［3］中國大百科全書?力學（光盤1.1版）.中華人民共和國新聞出版署，2000，2.“重力加速度”詞條.