《重力》是物理学中的核心概念，描述了物体之间由于质量而相互吸引的力，为了系统理解这一主题，以下从定义、性质、相关公式、应用及拓展知识等方面展开详细说明，并通过表格形式梳理关键内容,最后补充常见问题解答。
重力的基本概念
重力是地球（或其他天体）对物体的吸引力，本质是万有引力的一种表现形式，其大小与物体的质量成正比，与物体到地心距离的平方成反比，在地球表面附近，重力加速度g约为9.8 m/s²，方向始终竖直向下，需要注意的是，重力与“重量”不同：重量是重力的大小，属于力；而质量是物体含物质的多少，是标量，在太空中，物体处于失重状态并非不受重力，而是重力完全用于提供向心力,导致物体对支撑物无压力。
重力的性质与公式
- 万有引力定律：牛顿提出的万有引力定律指出，任何两个有质量的物体间都存在相互吸引力，其大小为F=G(m₁m₂)/r²，其中G为万有引力常量（6.67×10⁻¹¹ N·m²/kg²），m₁、m₂为两物体质量，r为质心间距离，重力可视为地球（质量M）与物体（质量m）间的万有引力，即F=GMm/R²（R为地球半径），由此可得重力加速度g=GM/R²。
- 重力的变化：
- 纬度影响：地球自转导致赤道处重力加速度最小（约9.78 m/s²），两极最大（约9.83 m/s²），因赤道处R较大且需提供向心力。
- 高度影响：随海拔升高，g值减小，例如h=R时，g'=g/4。
- 深度影响：进入地心后，g随深度增加线性减小，因内部仅受下方质量引力。
重力的应用与现象
- 自由落体与抛体运动：物体仅受重力作用时，做匀变速直线运动（自由落体）或曲线运动（平抛、斜抛），其轨迹由初速度和重力共同决定。
- 圆周运动：卫星绕地球运动时，重力提供向心力，满足GMm/r²=mv²/r，可得第一宇宙速度v₁=√(GM/R)≈7.9 km/s。
- 潮汐现象：月球和太阳对地球不同位置的引力差异导致海水涨落，其中月球潮汐力约为太阳的2.2倍。
- 重力测量：通过重力仪探测地表g值变化，可用于资源勘探（如石油、矿产）和地质构造研究。
重力与其他力的关系
| 力的类型 | 与重力的区别 | 典型场景举例 |
|---|---|---|
| 万有引力 | 适用于任何两物体，重力是其特例 | 行星间引力、天体运动 |
| 弹力 | 物体接触时产生的支持力或压力，与重力平衡 | 静止在桌面上的书（N=mg） |
| 浮力 | 液体或气体对物体的向上作用力 | 漂浮的轮船（F浮=mg） |
| 电磁力 | 远大于重力，微观世界主导 | 带电粒子在电场中的运动 |
拓展知识：重力异常与相对论
- 重力异常：地表局部g值偏离理论值的现象，可分为正异常（如矿藏密度大）和负异常（如盐矿密度小），是地球物理学重要研究工具。
- 广义相对论：爱因斯坦提出重力是时空弯曲的表现，物体沿测地线运动，光线经过太阳附近会发生偏折，水星近日点进动也是广义相对论的经典验证。
相关问答FAQs
问题1：失重状态是否意味着物体不受重力？
解答：失重并非不受重力，而是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力为零，在自由下落的电梯中，物体与电梯具有相同加速度，二者间无相互作用力，此时物体仍受重力作用，重力完全用于改变物体的运动状态。
问题2：为什么宇航员在空间站内会“漂浮”？
解答：空间站绕地球飞行时，宇航员与空间站均处于近地轨道，重力作为向心力使其做圆周运动，由于宇航员与空间站具有相同的速度和加速度，二者间无相对运动趋势，因此表现为“漂浮”,实为持续绕地球自由下落的结果。
