以上問題同學們在學習了“重力”這一節(jié)內(nèi)容后不難回答,但相信仍有不少同學在重力方向的判斷上或許還會有些疑問.有的同學會記成垂直向下,也有的同學只是簡單的機械記憶,并不真正理解豎直向下的含義.那么,對于“重力的方向是豎直向下的”這句話應如何去理解呢?
上課時我們做過這樣兩個實驗:
(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上,待鉤碼靜止時觀察細線的位置.
如圖4(b),將鐵架臺傾斜一個角度,觀察鉤碼靜止時細線的位置.
評析 小球在只受重力作用自由下落時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.仔細觀察實驗我們不難發(fā)現(xiàn),當鐵架臺傾斜時,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.
可能有同學會有這樣的疑問: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.因為地球是球形,所以地球上不同位置上的“下”實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,通常可以用重力代替吸引力.總之,豎直向下大概指向地心,但它一定是垂直于水平面的,因為事實就是這樣,鉛錘線永遠是垂直水平面的.正因為地球上不同地方的人們都受到地球指向地心的重力作用,所以各個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,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)來檢驗窗臺及課桌面是否水平.根據(jù)檢查的結果,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是垂直的,則說明桌面和窗臺是水平的.實際生活當中,建筑工人就是利用了這樣的知識.
下面我們一起來看一些有關重力方向的例題.
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帶箭頭的線段,標出重力符號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,所以只需找到重心,豎直向下畫一個箭頭的線段,標出大小即可.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,還受到一個向下的動力作用,使它下落越來越快,這說法對嗎?
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力,其施力物體是地球.說石塊還受到一個向下的動力是不對的.
點撥 物體受到一個力的作用,必能找到施力物體,否則該力就是虛構不存在的.
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、窗臺是否水平,你能說出其中的道理嗎?
解析 當把它放在桌面上時,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.因為A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,這時兩線重合.當桌面不水平時,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,水不能倒進嘴里,人起跳后不能落回地面,飛舞的塵土永遠漂浮在空氣中.