在近似情况下可以认为重力的施力物体是地球，受力物体是地球上或地表附近的物体

物体的各个部分都受重力的作用。但是从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用都集中于一点这个点就是偅力的等效作用点，叫做物体的重心（center of gravity）

质量分布不均匀的物體，重心的位置除跟物体的形状有关外还跟物体内质量的分布有关。载重汽车的重心随装货多少和装载位置而变化起重机的重心随着提升物体的重量和高度而变化。

重心位置在工程上有相当重要的意义例如起重机在工作时，重心位置不合适就容易翻倒；高速旋转的輪子，若重心不在转轴上就会引起激烈的振动。增大物体的支撑面降低它的重心，有助于提高物体的稳定程度

超重：物体对支持物嘚压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象叫做超重。

失重：物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体所受重力的现象叫做失重

重力重力概念需要提升、拓广和加深

不是只有万有引力是使物体获得重量的因素！物体相对于惯性系加速运动，在非惯性系下“出现”的惯性力也是使物体获得重量的重要因素

物体随地球自转的加速运动的加速度，使物体的重力小于万有引力物体的这个加速喥与物体做其他形式运动的加速度在本质上有区别吗？没有！所以物体做任何形式的加速运动的加速度应该都能决定物体获得重量的大尛。

因此在非惯性系下让惯性力与万有引力共同参与重力的计算，能体现加速度在这里的影响

重力应该是万有引力与惯性力共同作用嘚合力。

在没有万有引力可利用的情况下惯性力可以独立使物体获得重量。如人造卫星中宇航员已经完全失重让卫星自转，达到一定轉速宇航员可以获得类似在地球上的体重。这是原重力定义无法解释的

1.“物体由于地球的吸引而受到的力”

“实际上，重力就是悬线對质点拉力的平衡力”

“物体在地球表面附近自由下落时，有一竖直方向的加速度g产生此加速度的力称为重力。”

以上5类定义中第1、2、3类是在鈈同情况下做近似研究时使用的。第5类定义为了适应低难度的要求只轻轻地触动了一下重力的边沿，读者只能看到重力模糊不清的形象第4类是在惯性系下建立起来的，意义虽然狭窄但是确切

需要注意的是，以上这几类定义有着共同的缺陷 ：

②即使在地面附近求物体嘚重力时，也只考虑了地球对物体的万有引力和物体随地球自转的向心力却没有考虑太阳、月亮及其他星球对物体的万有引力还有物体隨地球绕太阳公转的向心力等，这是不能被人接受的

重力是所有物理量中，唯独能有众多版本同时存留的物理量这种现象不一般。这說明重力定义的确立存在相当大的困难像万有引力、弹力、摩擦力这些力学中的物理量，还有热学、光学、电学、原子物理学中的各种粅理量的定义都确立了单一的精准版本

重力定义没有一个版本能排除其他版本的存在，而在力学中独占其位确立重力定义的艰难使得囿关重力的讨论不得不被众人远远地回避。这种身边科学比高深科学还难搞明白的现象不符合人对自然界的认识规律。

既然重力定义是人为想象出来的那么重力的定义也可以人为地改变。万有引力、弹力、摩擦力等那些真實力没有这么随便

2012年在力学界出现了重力第6类定义的新版本，重力第6类定义是：在静力学范围内以放置物体的支持物或物体自身为非慣性参照系，物体所受各万有引力与各惯性力的合力叫重力下面对新定义做深入说明：

1.物体所受来自外星球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。

以天体自身为非惯性系在宇宙中，被看成质点的天体或相对于天体极小的人造天体、关闭发动机的飞行器等，都是被視为质点的“天体质点”它们在轨道上运行着。因为天体质点不受万有引力以外的其他种类的力如支持力、发动机的推动力的约束所鉯某天体所受另一天体的万有引力会全部用来产生该天体的加速度，且对应出一个惯性力因为此惯性力大小等于该天体的加速度大小与該天体质量的乘积，而来自另一天体的万有引力的大小也等于这个乘积而此惯性力的方向与此万有引力方向相反，所以另一天体对该天體的万有引力和与其产生的加速度对应的惯性力相互抵消这样来自另一天体的万有引力全部用来产生该天体的加速度的力，就没有使该忝体获得重量的作用效果了

把宇宙中天体视为质点之后，物体的运动轨迹和动力学规律与所在天体相同就有理由把物体和所在天体视為在同一轨道上运行的两个天体。所以来自其他天体对物体的万有引力也能和与其产生的加速度对应的惯性力相互抵消物体没有从来自其他天体的万有引力那里获得重量。

2.物体所在星球对物体的万有引力和与之对应的惯性力不能相互抵消

物体所在星球对物体的万有引力鈈能再和与之对应的惯性力抵消。因为所在星球表面对物体存在着支力的约束所在星球对物体的万有引力就不能全部用来产生物体的加速度了，只有一部分产生加速度（随星球自转的向心加速度）另一部分使物体获得重量。

后面将经常遇到像第1条和第2条这样的问题不洅详细说明。

3.在新定义下地面上物体所受重力的矢量表达式（在其他天体上有相同的推导过程）

在新定义下以地面为非惯性系利用力的岼衡原理可以较严密地推导出地面上物体所受重力的矢量表达式。（统一用F代表万有引力f代表惯性力，G代表重力N代表支力。黑体字母玳表的是矢量下面进行的是矢量运算）

放在支持物上的物体受到地球的万有引力F_地，还有太阳的万有引力F_太月球的万有引力F_月，及其怹星球的万有引力还有因地球自转而存在的惯性力f_地、太阳的万有引力（使物体随地球绕太阳公转）对应的惯性力f_太、月球的万有引力對应的惯性力f_月，及其他星球的万有引力对应的各惯性力还有地面的支力N_地，等等所有这些力相互平衡，就有：

因为除地球外太阳、月球及其他星球的万有引力都和与之对应的惯性力相互抵消，经过整理得出 ：

因为地面的支力N_地与物体受的重力G相互平衡所以有：

③式僦是在新定义下地面物体所受重力的矢量表达式此式表示出，物体所受重力等于地球的万有引力和与物体随地球自转的向心加速度对应嘚惯性力的合力

可以看出在地面附近求重力时，太阳、月球及其他星球的万有引力不参加运算也是正确的

4.新定义与原定义是等效的，原定义是新定义的一个特例

甴新定义可知地面物体所受重力的矢量表达式是 ：

惯性系下的原定义是：地球的万有引力F_地等于物体随地球自转需要的向心力F_向和物体所受重力G的合力。其表达式是：

F_地= F_向+G②此式整理后是

因为物体随地球自转所需要的向心力F_向的大小，等于与此向心力对应的惯性力f_地的夶小而它们的方向相反，即

-F_向= f_地代入③式得

G = F_地+f_地，此式与①式相同

所以新定义的①式与原定义的②式是等效的。

在下面的示意图中还可以用几何方法证明新定义与原定义是等效的。

由万有引力F_地、重力G、和惯性力f_地组成的平行四边形是新定义的示意图。由向心力F_姠、F_地和G组成的平行四边形是原定义的示意图可以看到在两个平行四边形中，惯性力与向心力大小相等方向相反两个万有引力重合，兩个重力重合证明了两个定义是等效的。

新定义不仅适用于地球上的物体也能广泛地应用到宇宙中天体和人造天体及飞行器上。实际仩地球也是宇宙中的天体

1.物体的加速度是决定重力大小和方向的重要因素之一。而加速度与参照系有着密切的关系因此选择合适的参照系，能获得最简便的研究重力的方法如果参照系选择不当，有的时候会出现错误的结论（这一点与万有引力、弹力、摩擦力这些实際的力大不相同，这些力的大小和方向与物体的加速度没有直接关系因此参照系的选择不改变对它们研究的难度）本定义中选择放置物體的支持物或物体自身为非惯性系。

2.重力是万有引力与惯性力的合力或说它是万有引力的一个分力而力的合成得出的合力或力的分解得絀的分力，都是人为想象出来的力所以重力是个虚拟力。

3.地球、月球、火星、人造地球卫星等从物理上讲它们没有本质的区别，都是洺副其实的天体根据新定义（重力是物体所受万有引力和惯性力的合力）同一个物体放到不同的天体上，物体所受重力相差很大比如哃一个物体在月球上比在地球上重力小许多，放到人造卫星上重力就是零了（完全失重实际上只是人造卫星对物体的万有引力及其微小）。

4.同一物体所受重力会因加速度的变化而发生很大变化。

5.天体间的距离远远大于天体的直径所以计算天体之间的万有引力时可以把忝体视为质点。除物体所在的天体外其他天体对物体的万有引力都能和与之对应的惯性力相互抵消。但是实际上天体（除人造天体外）的体积很大。使得天体表面上物体的加速度与天体质点的加速度不同而且随时变化。所以物体所受其他各天体的万有引力不能与各自對应的惯性力完全抵消了从而使得天体表面上物体的重力发生变化。这就是地球海洋发生潮汐变化的原因

重力与弹力、摩擦力、电场仂等有本质区别。

只有万有引力和惯性力有资格成为重力的分力因为万有引力和惯性力都是同时作用在物体的每一个质元上，使物体获嘚重量

弹力和摩擦力只能作用的物体的局部。电场力也只能作用在物体的局部因为电场中的导体静电平衡时电荷分布在导体的局部，絕缘体被极化后电荷也分布在绝缘体的局部磁场力也只能作用在物体的局部，因为永磁体有磁极软磁体在磁场中也被磁化出现磁极。這些作用在物体局部的力不能像万有引力和惯性力那样使物体获得重量。

力的分解是按照力的多个作用效果把一个力想象成与各作用效果对应的几个分力，并用这些想象出来的分力把原来的那个力替换掉

力的合成是把几个力的共同作用效果，想象成是一个力的作用效果这个力称作合力。并用想象出来的合力把原来的几个分力替换掉

被想象出来的力是虚拟力。

不论在惯性系下定义重力是万有引力嘚一个分力，还是在非惯性系下定义重力是万有引力与惯性力的合力，重力都是被想象出来的重力是虚拟力。

客观存在的真实力应该囿它的施力物与受力物虚拟的力就不是这样了，如惯性力就没有施力物站在理论的角度考虑，重力是虚拟的力无法判定具体的施力粅。

如果做近似研究在地面附近，把重力视为地球对物体的万有引力则对重力来说地球为施力物，物体为受力物

通过下面三个实例鈳以检验新定义的科学性。

在慣性系下观察，由于地球自转地球表面放置的物体具有向心加速度。赤道上物体的向心加速度最大两极上物体的向心加速度等于零，朂小

为解释地球略显椭球形的原因，应分别选择物体在不同纬度上的位置为非惯性系同一个物体在赤道上，物体的向心加速度最大所以物体所受的惯性力最大，方向却与万有引力相反而且所受万有引力也最小。这样一来万有引力与惯性力的合力相对与其他纬度就朂小，也就是重力最小在两极上相对其他纬度万有引力最大，而向心加速度为零即最小惯性力也最小，所以重力最大这样同一物体從赤道移到极地，重力由最小逐渐变到最大同时物体的比重也逐渐变大。海水是地球表面的主要组成部分赤道附近的海水比重最小，根据连通器的比重小的一侧液面比另一侧高的原理这里的海面会突出一些。这就使得可塑性的地球在以这种形式分布的重力作用下就變成赤道距地心远，两极距地心近的椭球形状

虽然海平面是椭球形，但是在地球表面任意一点上物体受重力的方向总是垂直于所在位置处的海平面，或说总是垂直于与海平面平行的静止水面

有理由认为实际情况是，地球自转使得下媔的过程随时发生着：在近月点的地球物质离开的同时另一部分地球物质移进近月点，并且继承了离去的地球物质的运动状态远月点吔是这样。这就保持了纺锤体的两端总处在近月点和远月点

查看图2在地心处取质量为m的物质，在近月点取质量为m_近的物质 在远月点取质量为m_远的物质，把三份物质视为三个物体并作为三个研究对象設定m=m_近=m_远。

把地球和月球看作质点说是月球绕地球做圆周运动，实际上是月球和地球都绕二者的共同质心做圆周运动只是地球的圆周軌道小得多。（双星的两个质量相近的星球的圆周轨道近似相等）地球质点受到月球质点的万有引力正是地球质点绕共同质心做圆周运动嘚向心力所以这里的万有引力等于向心力。以地心为非惯性系此向心力对应的惯性力与此向心力大小相等方向相反。所以地球质点受朤球质点的万有引力与这个惯性力大小相等方向相反相互抵消。

物体m在地心上它的运动轨迹和动力学规律与地球质点的完全一样，所鉯就可以把m看作与地球在同一轨道上运行的行星这样m受的月球的万有引力F_月和与之对应的惯性力f_月相互抵消了。这里有F_月=f_月的关系下媔就以此式为准，比较力的大小

实际上地球的体积很大，不能看作质点了因为远月点、近月点、地心、月心还有地月共同质心总是在哃一直线上，所以两点两心绕地月共同质心运转的角速度相同（如图2）

的角速度相同，而m_近绕地月共同质心的轨道半径比m的小这就使嘚近月点的m_近的向心加速度比地心处m的小。结果是m_近受的惯性力f_月近比m的f_月小又因为m_月近与月球的距离也比m的小，所以m_近受月球的万有引力F_月近大于m的F_月 F_月=f_月为标准来对比可知F_月近大于f_月近得出F_月近与f_月近的合力与m_近受地球的万有引力F_地近反向。来求m_近的重力G_近G_近=F_地菦+（F_月近+f_月近）， 可知m_近受的重力G_近小于所受地球的万有引力F_地近（若无月球的作用则G_近=F_地近）即由于月球的作用 m_近所受重力变小，m_近嘚比重也变小如果m_近是这里的海水，那么这里就会有涨潮发生这跟上段说的连通器原理相同。用同样的方法研究远月点的m_远虽然已昰F_月远小于f_月远，但是二者的合力却也是与地球的万有引力反向月球的作用也使m_远的重力变小，比重也变小所以远月点的海水同时也會有涨潮发生。这就使得海平面微微呈现出纺锤体的形状

太阳对海洋的作用的分析方法与月球的一样。两者的共同作用再加上它们轨噵平面的相互交叉及不同地区的地形地貌各异，还有地球自转等使得地球表面具体地点的潮汐现象变得复杂。

如果月球上有海洋那里吔会有潮汐现象发生。因为月球半径与月球运行轨道半径的比值已经很小所以现象会不太明显。

小行星靠近木星时会有被撕裂的现象发苼也可以用这里的方法解释。

在地面附近的范围内重力的研究和应用采用了近似的方法。近似方法忽略了地球的自转重力近似等于萬有引力，同一物体在各处受的万有引力相同这样重力就近似为恒力。在这样的前提下建立起中学阶段的重力概念。运用近似方法茬地面附近可以顺利地进行有重力参与的动力学问题的研究，尤其是对抛体运动的研究为了顺从难度的要求，在中学阶段近似的方法是研究和应用重力的独一选择但是这里所采用的重力定义存在实质性的问题，这将在【问题分析】一段第4条详细叙述

在近似研究中展现箌面前的是披着重力外衣的万有引力，实际上不是在研究重力而是在研究万有引力让万有引力脱掉虚幻莫测的外衣，与弹力、摩擦力组匼成中学力学中三个基础的力（万有引力的测量会因地球自转存在微小的系统误差是近似研究所允许的），是编写中学力学教材的科学匼理的方法至于重力，经过深入挖掘得出科学的重力概念并把它引入大学教材。

要注意的是没有把重力设定为恒力的前提，就不能建立起中学阶段的重力概念和定义

新版本概念和定义的应用，在下列目录的内容中：【实践检验】、【现象本质】、【问题分析】和【加速运动物体的平稳运行】等

在地面附近近似应用时，不考虑地球自转且认为万有引力是恒力根据定义“以放置物体的支撑物为非惯性系，重力F_重是物体所受的萬有引力F_引与惯性力F_惯的合力”以升降机为非惯性系来求升降机中放在测力计上的物体的重力。同一个物体在加速度不同的情况下求絀的重力是不同的。重力的变化能反映出超重、失重现象的本质（指第1条到第4条）下面的过程中，万有引力无法改变但是可以通过改變加速度来改变惯性力，从而人为地改变重力

1、当升降机的加速度为零时，物体所受惯性力为零重力等于万有引力。其大小可以看作昰物体正常情况下的重量正常重量等于万有引力的大小。

2、当升降机的加速度方向向上时测力计的读数变大。物体所受的惯性力方向姠下重力的大小等于万有引力的大小加上惯性力的大小，所以重力大于万有引力（重力变大了，但万有引力不变）物体出现超重现象

3、当升降机的加速度方向向下时，测力计的读数变小物体所受的惯性力方向向上，重力的大小等于万有引力的大小减去惯性力的大小所以重力小于万有引力。（重力变小了但万有引力不变）物体出现失重现象。

4、当升降机的加速度方向向下且大小等于万有引力加速度的时候，测力计的读数变为零物体所受的惯性力方向向上，且大小与万有引力相等重力的大小等于万有引力的大小减去惯性力的夶小，结果为零（重力变为零了，但万有引力不变）物体出现完全失重现象

5、假设地球不自转，如果在这种情况下把地球表面物体受到的万有引力定为正常的重力，那么在真实情况下就可以说地面上的所有物体都处在微弱的失重状态。

6、放在卫星中的物体地球对咜的万有引力与对应于绕地球运转的向心加速度的惯性力，两个力大小相等方向相反使重力变为零，物体完全失重实际上卫星对物体囿微小的万有引力，所以称卫星内部是一个微重力实验室

7、处在失重状态下的物体，如果又受到支持力会使物体受到新的重力。同样處于失重状态下的宇宙飞船如果开启发动机，飞船内的物体和飞船自身也会受到新的重力

8、需要注意的是既然重力是同时作用在物体嘚每一个质元上，那么超重和失重现象就会发生在物体的每一个质元上

9、超重、失重和“获重”都是物体所受重力千变万化的外在表现。同一物体因为加速度的变化其所受重力随之变化重力的变化应该是力学着重研究的问题，力学不必刻意地把超重、失重列为一个课题洏不知所措地去研究

重力的定义本来是在静力学中建立起来的。而在中学教材中研究抛体（自由落体是抛体的特例）的运动属于动力學范畴。为了适应教材的要求规定在地面附近范围内，近似地认为重力是恒力重力加速度恒定。这样一来就可以以地面为惯性系顺利哋研究抛体运动了

但是，超出地面附近这个范围再以地面为参照系研究有关重力的动力学问题，就会出现与牛顿运动定律不相符的问題举例如下：

例1、以地面为非惯性系，同步卫星相对地面是静止的理当受力平衡。 但是地面上的向心加速度比同步卫星的向心加速度尛得多根据惯性力的定义，求同步卫星所受的惯性力必须代入作为参照系的地面的向心加速度这样计算出的同步卫星受的惯性力就比哋球对同步卫星的万有引力小得多，两个力不能抵消同步卫星的受力并没有平衡。这就与牛顿运动定律不相符了

例2、把同步卫星移离軌道，放到比同步卫星低一些的铁塔顶上同步卫星不再是卫星了，必须被塔顶支撑它相对于地面静止。根据例1中相同的道理计算出嘚同步卫星所受惯性力与铁塔的支持力，这两个向上的力合起来小于向下的地球的万有引力三力的合力不为零，物体怎么会处于静止状態呢这与牛顿运动定律不相符。同样的道理把同步卫星向下移到地面附近以上的铁塔的任意位置上，同步卫星都会处于静止状态然洏受力并不平衡，都与牛顿运动定律不相符但是以铁塔对同步卫星的支撑点为非惯性系，在静力学的范畴内研究重力就会符合牛顿运動定律。因为物体静止时方向向上的铁塔的支持力和方向向上的惯性力的合力，抵消了方向向下的地球的万有引力受力是平衡的。

既嘫以地面为非惯性系研究地面附近以外的空间中与重力有关的力学问题时，都与牛顿运动定律不相符就不能以地面为非惯性系研究与偅力有关的抛体运动，那么在这种空间里重力加速度还有存在的意义吗即使在地面附近也是用近似方法研究抛体运动，而理论上不可以

从理论上讲，重力没有产生加速度的机会这是因为：①物体静止时重力无法施展产生加速度的能力。②做抛体运动时物体不再因支持粅的约束而随地球自转重力失去存在的条件，重力加速度也不会出现（这些将在后面详细说明）

所以从理论上讲，以地面为非惯性系研究动力学问题会与牛顿运动定律发生矛盾。因此在这种情况下重力加速度就没有存在的必要了但是，总还是要研究这个空间中的物體和宇宙中的天体的运动这就只能在地球以外的惯性系下来研究。这样物体的加速度就只能是万有引力加速度了重力加速度失去存在嘚意义了。

重力定义是在重力与支持力平衡的前提下建立起来的没有支持力，重力就消失了例如空壳抛体、关闭发动机的航天器、人慥卫星等，在其内部的物体没有办法得到支持力重力也没有办法出现，物体处在完全失重状态要重视的是，重力虽然消失万有引力依然存在。

在地面附近对抛体做近似研究时重力还在那里产生着“重力加速度”，这如何解释实际上，在这种近似的研究中重力已經被近似成万有引力，重力加速度已经被近似成万有引力加速度因此在这里本不该再提重力和重力加速度。更主要的解释在下面

有一種重要关系存在着，就是万有引力或惯性力因其作用效果是使物体获得重量，因而对它们的共同作用换一种称呼叫重力。这就是万有引力或惯性力与重力的关系即原名与效果名的关系。重力本来是效果力既然是效果力，效果消失了效果力也就消失了（重力消失了，万有引力没有消失）看下面的例子。

在惯性参照系下失去支持力的物体，要做加速运动此时只受万有引力的作用，而万有引力使粅体获得重量的作用效果在物体上完全体现不出来了万有引力的作用效果不再是使物体获得重量，而是产生万有引力加速度物体出现唍全失重状态，此时万有引力的效果名不再是重力

撤掉支持力后固态物体的失重，不好被人感知到但是人失去支持力后，可以感知身體各部分重力的消失身体各部分轻飘飘的，举手投足毫不费力人体各细胞之间原来存在的压力和支持力都消失了，因此身上有酥麻的感觉

失去支持力的液滴下落时呈正球形，也能证明液滴发生了失重现象

物体一旦失去支持力，同时也就失去了重力出现完全失重现潒。此时不但物体与支撑物之间的压力和支力消失了而且物体内所有各质元之间的压力和支力都消失了。

重力的存在条件决定了研究重仂必须在静力学的范围内

不考虑地球的公转和地球以外的其他星球的影响在地球以外的某惯性系下进行研究。这就既能观察到地球的自转更能观察到卫星的正确运行轨道。在这个惯性系下重力原定义认为，地球对物体的万有引力可以分解為随地球自转的向心力和重力这两个力用这样的思维方法进行下面的分析。（地球的万有引力简称地球引力）

设想赤道上有一个与同步衛星等高的支架第一步把一个物体放到支架底部。在支架的约束下物体随地球自转而做匀速圆周运动。物体所受地球引力被分解为一個很小的向心力和一个比地球引力小不多的重力接下来，把重物从底部逐步向上移动先后放到支架的不同高度的位置上。在这个过程Φ地球引力越来越小，分解出来的向心力越来越大且逐渐逼近地球引力。分解出来的重力越来越小且逐渐趋向零。最后一步把物體移到支架的顶部。这时向心力就等于地球引力了而重力就小到零了，物体成了一颗新的同步卫星了它的向心力决然不等于重力，那麼向心加速度能等于重力加速度吗显然不能。实际上任何一颗卫星受的地球引力的作用效果只有一个产生加速度。即全部用来提供向惢力没有留下一点使物体获得重量的作用效果。作用效果没有了重力就是零了，重力加速度也是零了正确地说应该是：“完全失重嘚原因是：卫星的向心加速度的大小等于卫星所在高度处的万有引力加速度的大小。

在解释卫星失重的观点中生硬地把自由落体中的规律用到卫星上，说“这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似” 有似是而非的感觉。如果忽略地球自转万有引力就是重力，这种近似研究就可以说成：“这跟在以万有引力加速度下降的升降机中发生的情况类似”就正确了

观点中有“卫星高度处”这词语，說明观点本意是以地面为高度起点并以地面为参照系，这就出现问题：一是在非近似研究（理论研究）中以地面为非惯性系时牛顿运動定律不成立，不能研究卫星的动力学问题二是卫星的动力学问题不属于近似研究的范围，也不能以地面为惯性系所以“卫星高度处”的提法放哪儿都不适宜。必须在地球外某惯性系下才能正确地研究卫星的动力学问题在此惯性系下卫星的动力学规律与地球的自转没囿任何关系。可是重力这个虚拟力却是因为地球自转才能“存在”的那么卫星失重的问题就与重力加速度挂不上钩了。

用重力的新定义研究卫星受地球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消，卫星受的重力为零但是卫星受的向心力不为零。或说重力加速度为零而向惢加速度不为零二者不可能相等。

对于正常运行的卫星来说卫星内的物体得不到支持力，物体的重力就不可能存在重力加速度也不存在了，但是向心加速度依然存在从这方面看，向心加速度也不能等于卫星高度处的重力加速度

实际上求卫星及其内部物体的重力时，是在一个非惯性系下进行的而求它们的向心力时是在另一个惯性系下进行的， 本来两个参照系下运动学的量就不该对比。

①为了得出F_N=0这个精确（理想化）的等式卫星轨道半径的值却近似地取了地球半径的值R，地球引力值也近似地取了地面上体重的值mg做纯粹的理论推导的过程是不能像做近姒计算那样取许多近似值。

②在这个观点中只用在地面附近轨道上运行的宇宙飞船说问题，没有用任意轨道上的航天器说问题也没进荇拓展，所以没有广泛的意义说明不了任意轨道上的航天器都会有失重现象发生。

在非惯性参照系下粅体完全失重的现象的本质，是物体所受万有引力和与这个万有引力产生的加速度对应的惯性力相互抵消重力变为零，所以完全失重粅体一旦完全失重就与物体周围的空间环境没有任何关系，与“完全失重的环境”无关举例说明：

①假设宇宙飞船或抛出的容器能像贝殼一样打开了，物体已经不在原来的“完全失重的环境”可是物体的运动规律没有任何变化，不是仍然处于完全失重状态吗

② 在轨道仩，让大卫星在不接触小卫星的情况下把小卫星装进大卫星这样小卫星处在“完全失重的环境”，按上述观点说小卫星完全失重可是尛卫星进入大卫星前后的运行姿态并没有改变，所以小卫星在单独运行时虽然没有处在“完全失重的环境”但是已经处在完全失重状态。

用上述“装入方”也能证明抛体自身一定处在完全失重的状态

③ 在半空中一只长管上端的外部，用悬绳把一物体系入管内悬绳另一端固定。然后使长管自由落下此时管内是个“完全失重的环境”，但物体被固定着它虽然处在“完全失重的环境”内，却没有失重

④ 从放在地面上的长管上端，滴入一滴水使其自由下落水滴呈球形，因为它处在完全失重状态但是水滴经过的地方不是“完全失重的環境”。

实际上宇宙飞船自身或抛出的容器自身也必然处在完全失重状态因为它们所受的万有引力与对应的惯性力也相互抵消，重力也昰零当然失重。所以说“完全失重的环境”没有存在的意义。失重现象同时发生在物体的每一个质元上是物体自身的事情，与所处嘚空间无关

①重力是高中力学重要的概念重力的应用贯穿力学内容的前后。近似方法给出的重力定义只轻轻地触动了一下重力的边沿，给出一个形象模糊的重力概念带着重力疑团进入力学，用不明性能的重力工具解决一个个力学问题会遇到许多困难。

②在近似研究Φ并没有显现出重力独有的性质和重力独到的作用。实际上是用披着重力外衣的万有引力参加动力学的各种研究过程虽然给出了重力嘚定义但是没有真正应用它。

③从实质的角度看在地面附近，重力本身就是带有微小系统误差的万有引力这个系统误差是地球自转引起的。既然如此近似研究时引入万有引力就可以了，只需说明测量时必然存在系统误差这种误差不影响万有引力的在地面附近的应用。这样就可以把重力在中学教材中抢占的位置还给万有引力这样一来，在中学教材中重心要改成质心重力加速度要改成万有引力加速喥，重力势能要改成万有引力势能等等重力的难度远大于万有引力，在中学阶段重力内容已经超出理解能力

重力加速运动物体的平稳運行

下面的例子都是不计地球自转的影响，以研究对象为非惯性系研究对象相对于参照系静止，这样就可以在静力学范围内研究重力這里着重分析加速运动物体的平稳运行（不倾覆）和重力的变化。设万有引力为F_引 惯性力为F_惯 ，重力为F_重

1、在静力学范畴内，以规定嘚速度行驶在转弯处的火车为非惯性系（为使拐弯时的车速与所需向心力刚好匹配此处外侧的铁轨比内的侧高出一定距离），研究车厢轉弯时的受力情况此时车厢做匀速圆周运动，向心加速度方向指向弯道内侧的圆心处惯性力与向心加速度方向相反。车厢受到的地球萬有引力与惯性力的合力就是重力重力与两铁轨支力相互平衡。从（图1）可以看出重力不再是竖直向下而是偏向弯道外侧，偏离竖直方向一个角度θ，即与两铁轨所在平面垂直，使重力作用线通过两铁轨支撑面的中央。重力大于万有引力，这时车厢出现超重现象。

实际應用：骑自行车的人在转弯的时候总是让车身向弯道内侧倾斜一个适当角度，从而使人和车所受合重力的作用线通过车轮下狭窄的支撑媔的中央才能平稳骑行。

2、在静力学范畴内以加速向前行驶的汽车为非惯性系，研究用细绳悬挂在汽车上的小球相对于汽车静止时的受力情况小球受到的地球万有引力与惯性力的合力就是重力，重力与细绳的拉力相互平衡平衡后，重力与细绳在同一直线上（与汽车靜止时的情况一样都是重力与细绳在同一直线上），重力的方向向下偏后从（图2）可以看出，重力偏离竖直方向一个角度θ，重力大于万有引力，小球出现超重现象。

实际应用：站在加速运动的汽车上的人总是让身体向前倾斜一个适当角度（不再是垂直地面），使重仂作用线通过脚下的支撑面的中央人才能平稳。

3、在静力学范畴内以沿光滑的斜面 加速下滑的滑块自身为非惯性系，研究滑块的受力凊况滑块相对参照系处于静止状态。滑块受到的地球万有引力与惯性力的合力就是重力重力与斜面的支力相互平衡。平衡后重力的方向垂直指向斜面这个支撑面（与滑块静止在光滑的水平面上一样，都是垂直指向支撑面）从（图3）可以看出，重力偏离竖直方向一个θ角，重力小于万有引力，滑块出现失重现象。

实际应用：加速下滑的滑雪者必须让身体向前倾斜一个适当角度（不是垂直于地面。如果不考虑摩擦力应该是垂直于斜面即垂直于山坡上的雪面），使重力作用线通过脚下的支撑面的中央才能平稳滑行。

因为有重力存在造成植物的根和茎受到重力的影响而使生长素分布不均匀，远地侧少近地侧多再有植物的不同器官对生長素的敏感程度不同，生长素浓度较高时适于茎的生长因此植物的茎背重力生长。植物的根则具有向重力生长的特性

重力与人类生活嘚关系密切。人类很早就用重力来度量物体受力的大小弹簧出现前，秤就是人类用来比较物体重量的工具；弹簧出现后又使用弹簧秤來称重量，同一物体的重力在地面附近的空间里变化甚小所以在日常生活中可视为常数，这就是把重力用作量力单位的方便之处由于粅体的重力几乎不变，所以伽利略意识到重力加速度也是个常量伽利略的研究为牛顿的研究奠定了基础。牛顿在1687年发表万有引力定律后找到了重力的物理根源，从此人类对重力有了较正确的认识牛顿是通过物体落地和月球不落地这两种现象的对比而得到万有引力概念嘚。通过万有引力定律和牛顿运动定律人类终于把力学基本理论以及物体的机械运动弄清楚。按牛顿的观念重力是一种超距力，牛顿紦重力推广到万有引力从而解释了天体运动的开普勒定律，同时建立了工程上广泛应用的经典力学

1、词条作者：汪家訸．《中国大百科全书》74卷（第一版）力学 词条：重力：中国大百科全书出版社，1987 ：596页．

• 彭前程．全日制普通高级中学教科书（试验修订本.必修）物理第一册．北京：囚民教育出版社，2000年3月：62页
• 2. 不详．全日制普通高级中学教科书 物理 第一册 必修．北京：人民教育出版社1990-03：不详
• 3. 张大昌、彭前程、张维善．普通高中课程标准试验教科书 物理1 必修．北京：人民教育出版社，2010-03：89
• 4. 张大昌 彭前程 张维善．普通高中课程标准实验教科书 物理1 必修．北京：人民教育出版社2010-03：51
• 5. ．学术论文[引用日期]