趣味說物理——聊聊重力那點事
大家好，又到了我們的微課堂時間~
也就是虐學渣時間~
不不不，是造福學渣時間~
這次給大家帶來的是——
重力
你有沒有想過這樣一件事情：
為什麼當你從地面上蹦躂起來的時候，蹦躂到一定高度，突然，某種神奇的東西不讓你再蹦上去了？
把一隻小球扔到天空中，為什麼它會在不久之後落下來？
當然，這都是重力起的作用。
重力是我們生活中最重要的一種力之一。
重力是什麼？
第一板塊
有一個星球，叫地球。
地球除了整天不怕頭暈地轉來轉去轉來轉去以外，還會對吸引地球人。
對，因為地球長得很漂亮（……），地球表面附近的物體都會由於地球的吸引而受到某種力。
重力也就是地球牢牢抓住地球人的一種力。
所以，重力的意思就是——
地球表面附近的物體，由於地球的吸引而受到的力。
我們用符號G來表示重力；因為它是一種力，所以它的單位必定是牛（N）。
上次講了力的圖示法，
那麼重力的方嚮應該怎麼畫呢？
我們可以這樣理解：人類受到地球的吸引，是因為地球的內在美；而地球的內在美，就美在它的心裡。而如果我們把地球近似地當作一個大球，地球的心就在它的球心位置；所以重力的方向永遠是指向地球的地心的。
然而，地球並不是一個真正的大球，那麼，重力的方嚮應該指向哪呢？
為了偷懶，我們一般認為，重力的方向就是豎直向下的。無論在什麼情況下都是如此。
那麼重力的作用點呢？
實際上，一個物體的每個部分（這裡對「每個部分」的要求比較嚴格一些）都均勻地受到重力。但是，這樣怎麼能畫出力的作用點呢？
重心與重力
第二板塊
又是為了偷懶，我們把重力的作用點從無數個變成了一個。
啥？！
小明
我們這樣的變換可不是沒有依據，我們用的是一個科學方法——
等效替代
也就是說，對於這無數個作用點，把它變成一個對我們做題也沒有任何影響。所以，我們就把那麼多作用點換成了這一個，叫重心。
所以，總結一下：
我們把物體所受重力的作用點叫做重心。地球對物體的重力，好像就是從這一點向下拉物體。若用其他物體來支撐著重心，物體就能保持平衡。
但是，說到現在，我們還沒有解決一個至關重要的問題。
重心到底在哪裡啊？
想一想，如果你要用一根垂直於地面的棒子架住一根平行於地面的棒子，那麼你選用的支點應該在哪裡？注意，棒子是質量均勻，形狀規則的。
雖然槓桿是後面的內容，但是你一定會選幾何中心。
所以，質量分布均勻、形狀規則的物體的重心就在它的幾何中心。
你覺得很簡單是吧？
下面我們就來兩道實際的找重心試一下！
第一題：請找任意三角形ABC的重心G。
解答：分別找到三邊的中點，並將每邊中點與其相對的點聯結，得到三條中線。三條中線交於G點，即為重心。
第二題：請找任意四邊形ABCD的重心G。
解答：這題要難一些，我們的中心思想是化四邊形為兩個三角形，分別找出重心。
先聯結兩條對角線AC，BD。
首先找出ΔADB與ΔCDB的重心，並聯結；
再找出ΔACD與ΔACB的重心，並聯結；
這兩條線段的交點記為四邊形ABCD的重心G。
但是……
質量不均勻，形狀不規則怎麼辦？
對於這樣的物體，我們可以用懸掛法：
用一根輕繩把物體掛在天花板上，找到繩子的延長線，並聯結；
再換一頭掛在天花板上，找到延長線並聯結；
最後兩條線段的交點，即為重心G。
重力的大小
第三板塊
討論到現在，力的三要素還剩一個——大小。
那麼，重力的大小是多少呢？
物理學家發現，物體受到的重力大小與它的質量成正比。
也就是說，G＝m×g，其中g是一個常數。
g是一個很神奇的字母，它可以把質量m轉化為重力G；它的單位是牛/千克。
但是，g的值也並不是永恆不變的。
g的值約為9.8牛/千克，表示1千克的物體受到的重力為9.8牛。而實際上，g值的大小隨著海拔高度的增加而減小，隨著緯度的增加而增加。
但是，這裡考慮的差距都不大；更何況，題中，如果問一個人從下樓前到下樓後重力是否產生改變，由於誤差太小，可以忽略不計。
所以，如果我們拋掉這些小問題，g跑到其它星球上，因為其它星球太丑了，它們對錶面附近物體的吸引力自然就不如地球了，那麼g的值肯定會降低許多。
那麼，g到底是什麼？
g表示不同星球的吸引本領大小；在同一星球上，g的大小也隨著海拔高度的增加而減小，隨著緯度的增加而增加，但這些差距都是微小的。
好了，重力是最簡單的力
下節課講彈力和胡克定理，就呵呵了……
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