重量、质量、重力、引力该如何区分？它们之间到底是什么关系？什么是超重和失重？”

这是一组纠缠不清的问题，也是让很多人头疼的问题；

这是一组中学时应该搞懂的、但是很多人一辈子也没搞懂的问题；

这就是我接下来要讲的问题。

码字码了好久，给自己加个原创标签吧！

一、“重量”指的是“重力”还是“质量”？质量是表示物质多少的物理量，单位是千克（kg）；而力（重力就是一种力）是两个物体之间的相互作用，单位是牛顿（N）——它们量纲不同，是完全不同的物理量。“重量”是一个口语中的表达，那么，“重量”到底指的是“质量”还是“重力”呢？

先看一个生活中的场景

A：你多重？

B：我不告诉你！

A：告诉我好么？

B：好吧，我100斤多一点…

A：多了多大一点？

B：多了30斤，还问吗？

……

一笑之余，我们看看其中的问题：

A问B多重，到底是在问B的什么？B要回答自己的哪个“参数”？

当然，这里的“多重”，就是在问“重量”，这没有异议，但是这个“重量”指的是“重力”，还是“质量”呢？

从B的回答来看——100斤多一点——是回答了一个“质量”，因为“斤”是质量单位。2斤等于1公斤，也就是1千克。

但是，其实这里的“重量”，应该指的是“重力”，“你多重”是在问“你的重力是多少”。

所以，如果是两个物理学家，那么对话应该是这样的：

A：你的多重？

B：我多重？——我的质量是50千克，所以我的重力约等于质量乘以重力加速度（约等于10N/kg），是500牛。

A：哦，我不信。

B：为什么？

A：你哪有这么轻？

B：我只是用斤做单位，然后保留一位有效数字罢了。

……

回到正题，结论：

重量指的是重力，而非质量。

二、“重力”和“引力”是什么？先说引力：

引力是万有引力的简称，传说中牛顿因为被苹果砸中而悟出的世间至理：世界上任何两个物体之间，都存在着一种相互吸引的作用，这种作用称为万有引力。我们用 Fg 表示引力。

被苹果砸中后陷入思考的牛顿 图片来源百度百科

牛顿著作 图片来源百度百科

万有引力的表达式：

万有引力定律

这个力，与两个物体的质量成正比，和它们之间距离的平方成反比，比例系数为G，被称为万有引力常量，大小为G=6.67×10-11 N·m^2 /kg^2。是伟大的卡尔迪许先生，在实验室中测出来的。（更多卡文迪许测重力加速度的故事，关注后即可看到）

卡文迪许 图片来源百度百科

我们用 Fg 表示引力。

再说重力：

重力是支持力的体现。

“在某处所感受的支持力的大小”可以作为重力的定义。

我们无法直接测量重力，我们测量重力时，通常都是测出和重力平衡的那个力。比如我们用弹簧测力计把物体悬挂起来，并且静止不动（注意，这个很重要），那么测力计的示数就等于物体受到的重力。——我们就测出了重力。

另一个例子：我们觉得自己很重，是因为地面支持着我们。我们之所以感觉受到了重力，其实是因为感觉到了支持力。在静止站立时，支持力等于重力。

好，再次强调一下：重力是支持力的体现。用 G 表示重力，用 N 表示支持力的话，则

G = N

因为受到支撑，你才觉得自己很重！跳起来吧！你会获得片刻的身轻如燕，因为在空中没有支撑力，所以你感觉不到自己的重力——你完全失重了！

所以，失重指的是失去一部分或者全部的支撑力。

在空中时牛处于完全失重状态

飞机失去动力后人和物体“飘”了起来

在空中 特技人员可以任意做动作 很大程度是因为失重了

三、重力和引力有什么关系？如何区分？重力的来源是引力，但重力又是支持力的体现，那么重力和引力有什么关系呢？

这里引入两个概念：静止时的重力和运动时的重力（竖直方向加速）。

物体静止时的重力：用 G0 表示

引力是重力产生的根本原因。

重力是引力的一部分——静止物体的重力是引力扣除自转向心力之后的那部分。

我们用 F向 表示该向心力，则

G0 = Fg - F向

其中

向心力的表达式

表达式中：R指的是到地轴的距离，T是地球的自转周期，也就是1天。

当然下式依然成立：

G0 = N

如上文所述，你想要知道 G0 有多大，需要测出 N 。

生活中所说的重力，通常指的是静止时的重力，我们用 G0 表示。

在不考虑地球自转的情况下，静止重力和引力之间取等号，即

G0 = Fg

若地球是标准球体 则在地球上各个地方 Fg是相同的

物体竖直方向加速运动时的“重力”：用 G动 表示

当物体运动时，若竖直方向有加速度，那么它所受的竖直方向的支持力（权且还称为支持力）也会改变——那么也就是说，它的重力也会改变——要么增大，称为超重；要么减小，称为失重。

以向上为正方向，利用牛顿第二定律：

N-G0 = ma

在加速运动的电梯中 感觉支持力变化

变换得

N = G0+ma = G动

a 大于零，则 a 方向向上，G动 > G0，称为超重。反之，称为失重。

简单总结：

重力是支持力的体现 ，重力可以分两层来理解：

1.静止时的重力：重力的来源是引力，重力是引力的一部分，用 G0 表示：

G0 = Fg - F向 = N

2.运动时的重力：用G动来表示。

G动 = G0 + ma = N

重力会改变，因为支持力会改变

例子：

我们把地球当成一个理想的密度均匀的球体，那么对于同一个物体：

1.在地球不同纬度，万有引力都是相同的，但“由于自转引起的向心力”会有不同，纬度越高，这个向心力会越小。所以纬度越高，同一个物体的重力（等于引力减去向心力）会越大。

2.在同一个地点，物体竖直方向的运动状态会影响支持力，也就影响重力。当物体运动的加速度方向向上时，我们所感觉到的重力——其实就是物体所受的的支持力——会大于“平时的重力G0（约等于引力）”，这是就超重现象。

在太空中 没有上下之分

太空行走

四、总结在我们引入静止重力、运动重力以及支持力的概念之后，重量、重力、引力、质量、支持力五者之间的关系是：

重量指的是重力，而非质量。引力是重力产生的原因，重力是引力的一部分。重力是支持力的体现，通过支持力来定义和测量重力。同一个物体，在地球（理想地球）表面任何地方，引力是一样的；但是由于F向不同，所以静止时的重力G0不同，G0=Fg-F向=N。研究一个在地球表面小范围内运动的物体时，近似的取Fg=G0。又有G动=Fg+ma，即 G动=G0+ma=N，当加速度向上，N>G0时，称为超重；加速度向下，N0，为超重，a