重量、質量、重力、引力該如何區分？它們之間到底是什麼關係？什麼是超重和失重？”

這是一組糾纏不清的問題，也是讓很多人頭疼的問題；

這是一組中學時應該搞懂的、但是很多人一輩子也沒搞懂的問題；

這就是我接下來要講的問題。

一、“重量”指的是“重力”還是“質量”？

質量是表示物質多少的物理量，單位是千克（kg）；而力（重力就是一種力）是兩個物體之間的相互作用，單位是牛頓（N）——它們量綱不同，是完全不同的物理量。“重量”是一個口語中的表達，那麼，“重量”到底指的是“質量”還是“重力”呢？

先看一個生活中的場景

A：你多重？

B：我不告訴你！

A：告訴我好麼？

B：好吧，我100斤多一點…

A：多了多大一點？

B：多了30斤，還問嗎？

……

一笑之餘，我們看看其中的問題：

A問B多重，到底是在問B的什麼？B要回答自己的哪個“引數”？

當然，這裡的“多重”，就是在問“重量”，這沒有異議，但是這個“重量”指的是“重力”，還是“質量”呢？

從B的回答來看——100斤多一點——是回答了一個“質量”，因為“斤”是質量單位。2斤等於1公斤，也就是1千克。

但是，其實這裡的“重量”，應該指的是“重力”，“你多重”是在問“你的重力是多少”。

所以，如果是兩個物理學家，那麼對話應該是這樣的：

A：你的多重？

B：我多重？——我的質量是50千克，所以我的重力約等於質量乘以重力加速度（約等於10N/kg），是500牛。

A：哦，我不信。

B：為什麼？

A：你哪有這麼輕？

B：我只是用斤做單位，然後保留一位有效數字罷了。

……

回到正題，結論：

重量指的是重力，而非質量。

二、“重力”和“引力”是什麼？

先說引力：

引力是萬有引力的簡稱，傳說中牛頓因為被蘋果砸中而悟出的世間至理：世界上任何兩個物體之間，都存在著一種相互吸引的作用，這種作用稱為萬有引力。我們用 Fg 表示引力。

萬有引力的表示式：

萬有引力定律

這個力，與兩個物體的質量成正比，和它們之間距離的平方成反比，比例係數為G，被稱為萬有引力常量，大小為G=6.67×10-11 N·m^2 /kg^2。是偉大的卡爾迪許先生，在實驗室中測出來的。（更多卡文迪許測重力加速度的故事，關注後即可看到）

我們用 Fg 表示引力。

再說重力：

重力是支援力的體現。

“在某處所感受的支援力的大小”可以作為重力的定義。

我們無法直接測量重力，我們測量重力時，通常都是測出和重力平衡的那個力。比如我們用彈簧測力計把物體懸掛起來，並且靜止不動（注意，這個很重要），那麼測力計的示數就等於物體受到的重力。——我們就測出了重力。

另一個例子：我們覺得自己很重，是因為地面支援著我們。我們之所以感覺受到了重力，其實是因為感覺到了支援力。在靜止站立時，支援力等於重力。

好，再次強調一下：重力是支援力的體現。用 G 表示重力，用 N 表示支援力的話，則

G = N

因為受到支撐，你才覺得自己很重！跳起來吧！你會獲得片刻的身輕如燕，因為在空中沒有支撐力，所以你感覺不到自己的重力——你完全失重了！

所以，失重指的是失去一部分或者全部的支撐力。

在空中時牛處於完全失重狀態

飛機失去動力後人和物體“飄”了起來

在空中 特技人員可以任意做動作 很大程度是因為失重了

這裡引入兩個概念：靜止時的重力和運動時的重力（豎直方向加速）。

物體靜止時的重力：用 G0 表示

引力是重力產生的根本原因。

重力是引力的一部分——靜止物體的重力是引力扣除自轉向心力之後的那部分。

我們用 F向 表示該向心力，則

G0 = Fg - F向

其中

向心力的表示式

表示式中：R指的是到地軸的距離，T是地球的自轉週期，也就是1天。

當然下式依然成立：

G0 = N

如上文所述，你想要知道 G0 有多大，需要測出 N 。

生活中所說的重力，通常指的是靜止時的重力，我們用 G0 表示。

在不考慮地球自轉的情況下，靜止重力和引力之間取等號，即

G0 = Fg

若地球是標準球體 則在地球上各個地方 Fg是相同的

物體豎直方向加速運動時的“重力”：用 G動 表示

當物體運動時，若豎直方向有加速度，那麼它所受的豎直方向的支援力（權且還稱為支援力）也會改變——那麼也就是說，它的重力也會改變——要麼增大，稱為超重；要麼減小，稱為失重。

以向上為正方向，利用牛頓第二定律：

N-G0 = ma

在加速運動的電梯中 感覺支援力變化

變換得

N = G0+ma = G動

a 大於零，則 a 方向向上，G動 > G0，稱為超重。反之，稱為失重。

簡單總結：

重力是支援力的體現 ，重力可以分兩層來理解：

G0 = Fg - F向 = N

2.運動時的重力：用G動來表示。

G動 = G0 + ma = N

重力會改變，因為支援力會改變

例子：

我們把地球當成一個理想的密度均勻的球體，那麼對於同一個物體：

1.在地球不同緯度，萬有引力都是相同的，但“由於自轉引起的向心力”會有不同，緯度越高，這個向心力會越小。所以緯度越高，同一個物體的重力（等於引力減去向心力）會越大。

2.在同一個地點，物體豎直方向的運動狀態會影響支援力，也就影響重力。當物體運動的加速度方向向上時，我們所感覺到的重力——其實就是物體所受的的支援力——會大於“平時的重力G0（約等於引力）”，這是就超重現象。

在太空中 沒有上下之分

太空行走

四、總結

在我們引入靜止重力、運動重力以及支援力的概念之後，重量、重力、引力、質量、支援力五者之間的關係是：

重量指的是重力，而非質量。引力是重力產生的原因，重力是引力的一部分。重力是支援力的體現，透過支援力來定義和測量重力。同一個物體，在地球（理想地球）表面任何地方，引力是一樣的；但是由於F向不同，所以靜止時的重力G0不同，G0=Fg-F向=N。研究一個在地球表面小範圍內運動的物體時，近似的取Fg=G0。又有G動=Fg+ma，即 G動=G0+ma=N，當加速度向上，N>G0時，稱為超重；加速度向下，N<G0時，稱為失重。

再提供兩個例子來說明：

例子一：

在空間站裡：1.宇航員受到的引力和在地表時只相差1%；2.“由於空間站繞地球轉動所需的向心力”完全等於“宇航員受到的引力”，所以靜止時的重力G0=Fg-F向=0，也就是宇航員的G0=0，處於完全失重的狀態；3.宇航員所受空間站的支援力N=0，也就是他們和空間站之間沒有力的作用，運動重力G動=0。

例子二：

在自由下落的電梯裡：1.由於向心力小到可以忽略，G0基本上等於Fg。2.G動=N=Fg+ma，以向上為正方向，a>0，為超重，a<0為失重。

說明：

1.閱讀理解本文要對牛頓三大定律、萬有引力定律和圓周運動有一定的瞭解。

在十六世紀六十年代，牛頓就開始思考引力問題。一天傍晚，他坐在蘋果樹下乘涼，一個蘋果從樹上掉了下來。他忽然想到：為什麼蘋果只向地面落，而不向天上飛呢？他分析了哥白尼的日心說和開普勒的三定律，進而思考：行星為何繞著太陽而不脫離？行星速度為何距太陽近就快，遠就慢？離太陽越遠的行星，為何執行週期就越長？牛頓認為它們的根本原因是太陽具有巨大無比的吸引力。

經過一系列的實驗、觀測和演算，牛頓發現太陽的引力與它巨大的質量密切相關。牛頓進而揭示了宇宙的普遍規律：凡物體都有吸引力；質量越大，吸引力也越大；間距越大，吸引力就越小。這就是經典力學中著名的“萬有引力定律”。

什麼是重力？

高中物理（必修一）關於重力是這樣定義的：地面附近一切物體都受到地球的吸引，由於地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。書上沒有說重力就是引力，也沒有說重力等於引力。重力和引力是什麼關係呢？

質量為ｍ的物體在地球表面上受到地球的萬有引力為Ｆ＝ＧＭｍ／Ｒ2，式中Ｍ為地球的質量。由於地球在不停地自轉，地球上的一切物體都隨著地球的自轉而繞地軸做勻速圓周運動，這就需要向心力，這個向心力的方向是垂直指向地軸的，它的大小為ｆ＝ｍｒω2，式中ｒ是物體距地軸的距離，ω是地球自轉的角速度。這個向心力只能來自地球對物體的引力Ｆ，它是引力Ｆ的一個分力，引力Ｆ的另一個分力是物體所受的重力ｍｇ。因此，重力ｍｇ是物體ｍ所受的萬有引力Ｆ的一個分力，如附圖所示。

結論：根據牛頓色萬有引力定理我們知道地球對其上的物體有引力的作用。由於地球上的物體要隨地球進行自轉,所以需要向心力，向心力由萬有引力提供。地球對物體的萬有引力在指向地軸的方向上的分力提供向心力，其餘分力就是我們所說的重力。可以說重力是引力的一個分力。但在兩極點物體沒有自轉，因此不需要向心力，引力全部用來產生重力。

重力與引力有什麼分別？答:

這個問題:也是牛頓沒有解決的問題，重力與引力其實也是引力問題，但是各種物質有比重，比如說，一立方水就是一噸重，一立方黃金就是21噸，比重相差21倍，現代的科學認為是物質的密度，就是說，黃金的密度大於水的21倍。我個人認為，這是與蜜度無關，因為水不論什麼壓力下，都不能與黃金的重量相等，

任何物質的重量都是與引力有關，物體越大，重力也會增大，比如說月球的引力小於地球的六倍，不論金銀銅鐵，都是按比例增減。物質的比重也是引力的比重，某些物質吸引力強，某些物質引力弱。好比磁鐵，它對鐵的引力性強，成為重量大，其實磁鐵有正反重力，同一方向相吸，相反方向轉化為相斥。從這個物理認識，任何物質都是於引力有關，與密度是無關的。重力主要是電子的相吸有關，主要就是講，電子有九種，九種電子的磁力不同，電子之間相吸的震動頻率不同的，比如說:紫光的波長最短，也就是紫光電子震動最強，反而它的電子之間的相吸最越弱，也是重力越小的原理。灰光的波長最長，也是震動頻率最弱，等於電子之間引力最強，也是重力越大。各種原子結構，都是不同的電子結構的，結構的原理，就是兩種電子才能結構成一個原子，就同於一個分子也要有二種原子才能結構分子一樣。電子有重電子同輕電子之分，也就是相吸之間的強弱問題，所以說地球的各種物質重輕的比重，也是取決於各種電磁力的大小。也就是重力與引力都是一樣的原理，只有質量的大小有關，於密度無關。

重力是物體收到地球的牽引力，他是由地球的牽引力產生的，但不等於地球對物體的引力。因為地球在自轉的過程中會受到離心力，與地球引力的方向相反，所以重力＝引力－離心力。

在十六世紀六十年代，牛頓就開始思考引力問題。一天傍晚，他坐在蘋果樹下乘涼，一個蘋果從樹上掉了下來。他忽然想到：為什麼蘋果只向地面落，而不向天上飛呢？他分析了哥白尼的日心說和開普勒的三定律，進而思考：行星為何繞著太陽而不脫離？行星速度為何距太陽近就快，遠就慢？離太陽越遠的行星，為何執行週期就越長？牛頓認為它們的根本原因是太陽具有巨大無比的吸引力。

經過一系列的實驗、觀測和演算，牛頓發現太陽的引力與它巨大的質量密切相關。牛頓進而揭示了宇宙的普遍規律：凡物體都有吸引力；質量越大，吸引力也越大；間距越大，吸引力就越小。這就是經典力學中著名的“萬有引力定律”。

什麼是重力？

高中物理（必修一）關於重力是這樣定義的：地面附近一切物體都受到地球的吸引，由於地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。書上沒有說重力就是引力，也沒有說重力等於引力。重力和引力是什麼關係呢？

質量為ｍ的物體在地球表面上受到地球的萬有引力為Ｆ＝ＧＭｍ／Ｒ2，式中Ｍ為地球的質量。由於地球在不停地自轉，地球上的一切物體都隨著地球的自轉而繞地軸做勻速圓周運動，這就需要向心力，這個向心力的方向是垂直指向地軸的，它的大小為ｆ＝ｍｒω2，式中ｒ是物體距地軸的距離，ω是地球自轉的角速度。這個向心力只能來自地球對物體的引力Ｆ，它是引力Ｆ的一個分力，引力Ｆ的另一個分力是物體所受的重力ｍｇ。因此，重力ｍｇ是物體ｍ所受的萬有引力Ｆ的一個分力，如附圖所示。

結論：根據牛頓色萬有引力定理我們知道地球對其上的物體有引力的作用。由於地球上的物體要隨地球進行自轉,所以需要向心力，向心力由萬有引力提供。地球對物體的萬有引力在指向地軸的方向上的分力提供向心力，其餘分力就是我們所說的重力。可以說重力是引力的一個分力。但在兩極點物體沒有自轉，因此不需要向心力，引力全部用來產生重力。

重力與引力有什麼分別？答:

這個問題:也是牛頓沒有解決的問題，重力與引力其實也是引力問題，但是各種物質有比重，比如說，一立方水就是一噸重，一立方黃金就是21噸，比重相差21倍，現代的科學認為是物質的密度，就是說，黃金的密度大於水的21倍。我個人認為，這是與蜜度無關，因為水不論什麼壓力下，都不能與黃金的重量相等，

任何物質的重量都是與引力有關，物體越大，重力也會增大，比如說月球的引力小於地球的六倍，不論金銀銅鐵，都是按比例增減。物質的比重也是引力的比重，某些物質吸引力強，某些物質引力弱。好比磁鐵，它對鐵的引力性強，成為重量大，其實磁鐵有正反重力，同一方向相吸，相反方向轉化為相斥。從這個物理認識，任何物質都是於引力有關，與密度是無關的。重力主要是電子的相吸有關，主要就是講，電子有九種，九種電子的磁力不同，電子之間相吸的震動頻率不同的，比如說:紫光的波長最短，也就是紫光電子震動最強，反而它的電子之間的相吸最越弱，也是重力越小的原理。灰光的波長最長，也是震動頻率最弱，等於電子之間引力最強，也是重力越大。各種原子結構，都是不同的電子結構的，結構的原理，就是兩種電子才能結構成一個原子，就同於一個分子也要有二種原子才能結構分子一樣。電子有重電子同輕電子之分，也就是相吸之間的強弱問題，所以說地球的各種物質重輕的比重，也是取決於各種電磁力的大小。也就是重力與引力都是一樣的原理，只有質量的大小有關，於密度無關。

重力是物體收到地球的牽引力，他是由地球的牽引力產生的，但不等於地球對物體的引力。因為地球在自轉的過程中會受到離心力，與地球引力的方向相反，所以重力＝引力－離心力。