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高一物理必修一第三章第一节的知识点汇总

时间:2018-10-28 物理 我要投稿

  重力的概念

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  我们高中物理教材(物理必修1的51页)中有重力的定义:地球附近一切物体都受到地球的吸引,这种由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力。重力的表达式G=mg;其中g为地球表面的重力加速度。

  重力、万有引力、向心力关系

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  (高一上学期刚接触重力学生可以跳过此段)实际上重力G只是万有引力F的一个分力(具体分析参看图所示)。

  对地球表面上的物体,万有引力的另一个分力是使物体随地球自转的向心力f。f比G小很多(f与G的比值不超过0.35%);因此高考说明中已经明确指出:在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力。在这里王尚老师要给大家强调一点,只有在极轴上的物体,所受的重力等于万有引力。

  三者的运算关系满足矢量的三角形法则;也就是说重力加速度与质量的乘积等于万有引力与向心力的矢量差。从图中,我们还可以看出来,重力的方向不是指向地球中心的。所以我们从初中物理开始,就一直用“竖直向下”这一说法来说重力的方向。

  为什么物体在地球的两极重力大?

  在这里,我们做一个分析,来深入理解为什么两极重力大?

  首先,由于地球不是标准的球形,而是椭圆体;夸张一点来说,就像个椭球体的“橘子”。因此“距离地心近”的两极万有引力大一些,自然重力加速度也较大。

  从天体学的相关知识(F向=mvω)可知,赤道附近的向心力大(高一上学期学生对向心力和万有引力不理解的,下文中有说明)。

  相对而言,物体在北极(或者说两极)向心力为零,根据矢量运算法则自然重力也就大一些。

  综上两个因素所述:

  1两极的周围万有引力较大;

  2南北极没有向心力。

  因此,南北极附近的重力加速度大。请注意是两个因素,在王尚的教学中发现很多老师不严谨,仅强调第二个向心力关系大小的因素,这是不科学的。下面我们来探究重力加速度值的问题。

  重力加速度值

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  课本和辅导书上常看到的重力加速度值g=9.8m/s^2实际上是大概值,并不精确。如果要找某地g的精确值,最简单的就是利用单摆来测定当地的重力加速度了。在下面,给出大家几个城市的重力加速度值。

  赤道附近g=9.780米/秒^2,

  广州g=9.788米/秒^2。

  武汉g=9.794米/秒^2。

  上海g=9.794米/秒^2。

  北京g=9.801米/秒^2。

  纽约g=9.803米/秒^2。

  莫斯科g=9.816米/秒^2。

  北极地区g=9.832米/秒^2。

  便于大家理解重力加速度的例子

  在课堂上我个人喜好典型例子教学。在这里给大家举个例子来帮助大家理解。

  同样10米深的一个坑,一个是在北极,一个是在赤道。北极熊掉进坑底的加速度要比袋鼠大,也较早落地;请注意,不是因为北极熊质量大,这个伽利略先生早在几百年前就做了比萨斜塔实验了。当然了,这个差异是非常、非常小的,你用肉眼观察不出来。

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