物理重力知识点讲解（帮你学物理之重力）

“重力”是个常见的力，就是没有学习过物理的人也知道有重力这个力，可是学过高中物理的人也不一定能把重力与万有引力区分开来。

高中教材中说重力是由地球对物体的吸引而产生的力。可是万有引力也是地球对物体的引力，老师又都强调重力不是万有引力，一些材料上说重力是万有引力的一部分，还有的说重力是万有引力的一个分力，于是很多人对重力这个力产生了疑惑，说不出来到底是怎么个回事。

要想说明白重力这个事，必须要说一下参考系这个事。估计大家对惯性系这个名词不陌生，所谓的惯性系可以这样的描述它，如果在某个参考系中，当物体不力的作用时，这个物体就保持静止或者匀速运动，那么这个参考系就是惯性系。在惯性系中所有力学规律都是等价的，例如在匀速航行的船中，从桅杆上掉下一个物体，船上的人看这个物体做自由落体运动，站在岸上的人看这个物体却是做平抛运动。表面上这个物体的运动规律不同其实是一样的，这是因为选择的惯性参考系不相同所造成的观察到的结果不同，但可以通过伽利略相对性原理把二者统一起来。

相对于惯性系做加速运动的参考系和自身转动的参考系都不是惯性系，我们通常称其为非惯性系。在非惯性系中牛顿定律不成立。例如在一个匀加速运动的火车中，车厢顶部用一根轻绳挂一个小球相对车静止，此时选车厢为参照系就会发现小球必须受到三个力才能使小球相对车厢静止，一个是重力，一个是轻绳的拉力，还必须有个水平与车加速度方向向反的力，这样小球才能处于“静止”状态，但是这个水平的力却找不到施力物体，这就让人迷惑了，因为教材上说凡是力必有施力物体，或者说没有施力物体的力是不存在的。如果要是以加速运动的车为参照系那么这个小球就必须受到一个水平力的作用，他才能相对车厢静止不动，但是这个力又不存在，这不就是说以加速运动的车厢为参照系时牛顿定律不适用了吗！如果我们以地面为参考系来分析这个小球的运动状态就不会出现这样的问题，因为车是加速运动的，小球相对车静止因此小球和车具有相同的加速度，这时小球受到重力和绳子的拉力共同的作用，二者的合力使小球产生一个加速度，这样就能用牛顿定律来分析小球的运动规律了。也就是说在非惯性中不能用牛顿定律来解释物体的运动规律。

再说个例子吧，田径比赛中有链球一项运动，当链球运动起来以后，若果以地面为参照系，链球受到指向圆心的拉力作用，这个力充当链球做圆周运动的向心力，符合牛顿运动定律。但如果以旋转的人为参照系，链球是处于平衡的。链球在这个参考系中除了受到指向圆心的拉力还必须有一个背离圆心方向的力作用在小球上与绳子拉力作用相平衡，但是这个力却没有施力物体，这个力是不能存在的，但是为了能解释这个现象就要引入一个背离圆心方向的力作用链球上。假如链球在运动过程中绳子突然断了，球将怎样的运动呢？以地面参照系来看，由于惯性作用链球将沿着圆周的切线飞出去。如果以旋转的人做参照系，这个人就会发现链球会沿着直径飞出去。因为链球受到指向圆心的绳子拉力和背离圆心方向的力作用下处于平衡状态，绳子断后只剩下背离圆心的力作用，因此沿着半径方向远离圆心方向运动。

上面以地面为参照的参考系就是惯性系，以加速运动的小车为参考的参照系就是非惯性系，以旋转的人为参照物的参照系也是非惯性系。在非惯性系中如果还要使用我们熟悉的牛顿定律就必须再定义一个新的力，这个力的大小等于质量乘以参照系的加速度方向与参照系的加速度方向相反，这个力我们称之为惯性力（在圆周运动中这个力称为惯性离心力）。

地球沿着地轴不停的自传，因此严格说地球是个非惯性系，有时为了研究问题方便忽略地球的自转了这样就把地球近似的看成惯性系。

在地球表面的物体受到地球对其引力作用这个力就是万有引力，同时地面上的物体随着地球自转物体受到一个垂直地轴背离圆心方向的惯性离心力，惯性离心力在不同纬度处大小是不同的。通常所说的地面上物体重力可以认为是万有引力和惯性离心力的合力，所以物体除在赤道和两极时重力的方向是不指向地心的，重力方向与万有引力方向有一个很小的夹角。

明白了吧！重力是由地球吸引所产生的力，但却不是地球对物体的万有引力，是万有引力与惯性离心力的合力。