剖析重力方向

以上問題同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)了“重力”這一節(jié)內(nèi)容后不難回答，但相信仍有不少同學(xué)在重力方向的判斷上或許還會(huì)有些疑問.有的同學(xué)會(huì)記成垂直向下，也有的同學(xué)只是簡單的機(jī)械記憶，并不真正理解豎直向下的含義.那么，對(duì)于“重力的方向是豎直向下的”這句話應(yīng)如何去理解呢？

上課時(shí)我們做過這樣兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：

（1） 觀察拿在手中的小球自由下落的方向.

（2）如圖4（a），將鉤碼懸掛在鐵架臺(tái)上，待鉤碼靜止時(shí)觀察細(xì)線的位置.

如圖4（b），將鐵架臺(tái)傾斜一個(gè)角度，觀察鉤碼靜止時(shí)細(xì)線的位置.

評(píng)析 小球在只受重力作用自由下落時(shí)的方向及懸掛的物體受重力作用使懸線下垂的方向便是重力的方向，這一方向是豎直向下的，所以重力的方向是豎直向下的.仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵架臺(tái)傾斜時(shí)，懸線的方向與斜面并不垂直，而是始終豎直向下，即方向與水平面垂直.

可能有同學(xué)會(huì)有這樣的疑問：我們站在地面上，腳朝下，由于重力的作用可以站得很穩(wěn)，但地球是圓形的，在我們“腳下”的人，好像腳是朝上的，他們也能站得穩(wěn)，為什么呢？

其實(shí)地球上不同地方的人或物受到的重力的方向?qū)τ谒麄兯幍奈恢脕碚f都是豎直向下的.因?yàn)榈厍蚴乔蛐?，所以地球上不同位置上的“下”?shí)際都指向了地球的中心，因此我們所說的豎直向下的“下”通常所指的是 “地心”.但嚴(yán)格地說，地球不是正圓球，重力并不等同于地球?qū)ξ矬w的吸引力，而是吸引力的一部分，所以說重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，而不能說地球的吸引力就是物體的重力.由于兩者相差很小，通?？梢杂弥亓Υ嫖?總之，豎直向下大概指向地心，但它一定是垂直于水平面的，因?yàn)槭聦?shí)就是這樣，鉛錘線永遠(yuǎn)是垂直水平面的.正因?yàn)榈厍蛏喜煌胤降娜藗兌际艿降厍蛑赶虻匦牡闹亓ψ饔?，所以各個(gè)地方的人們都能安然無恙地生活在地球表面.

人們利用了重力的方向總是豎直向下這一特點(diǎn)，制造出了重垂線（如圖5所示）檢查墻壁是否豎直，用水平儀（如圖6所示）來檢驗(yàn)窗臺(tái)及課桌面是否水平.根據(jù)檢查的結(jié)果，如果重垂線和墻壁是平行的，說明墻壁豎直，如果重垂線和桌面及窗臺(tái)是垂直的，則說明桌面和窗臺(tái)是水平的.實(shí)際生活當(dāng)中，建筑工人就是利用了這樣的知識(shí).

下面我們一起來看一些有關(guān)重力方向的例題.

例1 在圖7中畫出物體受到的重力的示意圖．

解析 （1）從重心豎直向下畫一個(gè)帶箭頭的線段，標(biāo)出重力符號(hào)G，如圖8所示.

例2 已知小球重20N，畫出圖9中小球所受重力的示意圖.

解析 重力的方向豎直向下，與斜面傾角無關(guān)，所以只需找到重心，豎直向下畫一個(gè)箭頭的線段，標(biāo)出大小即可.答案如圖10所示.

例3 在空中下落的石塊，除受到重力作用外，還受到一個(gè)向下的動(dòng)力作用，使它下落越來越快，這說法對(duì)嗎？

解析 石塊由于地球吸引而受到重力作用，重力就是使石塊下落加快的動(dòng)力，其施力物體是地球．說石塊還受到一個(gè)向下的動(dòng)力是不對(duì)的．

點(diǎn)撥 物體受到一個(gè)力的作用，必能找到施力物體，否則該力就是虛構(gòu)不存在的．

例4 找兩塊木板A、B，相互垂直釘在一起，如圖11所示，在A木板中間畫一條軸線，線的上端釘上釘子，將重錘線懸掛在上面，可檢查桌面、窗臺(tái)是否水平，你能說出其中的道理嗎？

解析 當(dāng)把它放在桌面上時(shí)，如果重錘線與所畫軸線重合，則說明桌面水平，若不重合，則說明桌面不水平.因?yàn)锳與B互相垂直.若桌面水平，B木板就是水平的，則A木板上的軸線就在豎直方向上，由于重力的方向是豎直向下的，重錘線總在豎直方向上，這時(shí)兩線重合.當(dāng)桌面不水平時(shí)，軸線就不在豎直方向上，重錘線就不能與之重合.

我們生活在地球上，重力無處不在.假如沒有重力，我們的生活將是另一番景象，水不能倒進(jìn)嘴里，人起跳后不能落回地面，飛舞的塵土永遠(yuǎn)漂浮在空氣中.