质量和重力

当你去粮店买米时，首先关心的是要买多少千克的米，也就是关心米的质量数。买米后，准备把米袋扛上肩时，你关心的是这袋米能背起来吗？

也就是关心这袋米所受的重力你是否能够承担。这表明物体的质量和它所受的重力是两个有着不同含义的概念。

质量(mass)表示物体所含物质的多少。质量是没有方向的，是标量。在研究加速度和力的关系的实验中，我们看到：在相同的力作用下，质量小的实验小车，加速度大，它起动得快，加速得快；质量大的实验小车， 加速度小，它起动得慢，加速得慢。这说明质量不同的物体，运动状态改变的难易程度是不同的。

在外力迫使物体改变运动状态时，物体运动状态改变的难易程度，是随惯性的大小而不同的。由此可见，质量大的物体惯性大，运动状态较难改变；质量小的物体惯性小，运动状态容易改变，质量是物体惯性大小的量度。就行驶中的车辆来说，满载的车辆远比空载的车辆难于加速和制动， 这就是质量大，惯性大，运动状态难以改变的实例。

S：质量是物体所含物质的多少，质量又是物体惯性大小的量度，这两者有什么联系吗？

T：质量的这两种不同定义是有联系的。在初中我们是从质量是物体所包含的物质的多少来引入的。物体所包含的物质越多，它的运动状态越不容易改变，也就是它的惯性越大。反之，物体所包含的物质越少，它的惯性越小。所以质量也是物体惯性大小的量度。

重力(gravity)是由地球对物体的吸引而产生的。重力是使物体产生重力加速度的原因。物体所受的重力和物体的质量虽有本质的不同，但却有密切的关系。如果用 G 表示物体所受的重力，用 m 表示物体的质量，当物体自由下落时，产生的重力加速度等于 g，根据牛顿第二定律就可得到

G=mg。

上式表明了物体所受重力 G 和它的质量 m 之间的关系。

重力和质量的关系在伽利略时代还没有被人们认识。1671 年，法国人里希尔从巴黎到法属圭亚那的卡宴去作天文观察，发现他那个在巴黎走时准确的摆钟变慢了。他只好缩短摆长来校正，但是回到巴黎，他发现钟又变快了。思想敏捷的荷兰科学家惠更斯听到之后，立即领悟了其中的原因

——在巴黎和在卡宴摆所受的重力不一样，但是惠更斯没有公开发表他的见解。后来人们才认识到，在地球上不同纬度的地方，物体所受到的重力是不一样的，而质量则是不变的。

现在我们必须指出的是：同一物体在地球上不同纬度或高度的地方， 所受重力的差别是很小的(最多也只差千分之几)，因此在一般情况下，可以不考虑这样的差别，而认为质量是 1 千克的物体在地球上任何地方所受重力都是 9.8 牛。这跟在一般情况下，可以不考虑重力加速度 g 在地球上不同地方的差别，而总取 g=9.8 米/秒 2 也是一致的。在学习初中物理时， 我们把 g 看成是一个常数，它表示质量是 1 千克的物体所受重力是 9.8 牛， 实际上就是根据这个道理。

由于在地球上同一个地方，不同物体的重力加速度 g 是相同的，根据

g = G ，如果在同一地方，两个物体的质量分别是m 和m ，它们所受重力

m 1 2

分别是 G1 和 G2，则可以得到如下的关系式

G 1 = m1

G 2 m2

这就是说，在地球上同一地点，如果两个物体所受重力相等，它们的质量也必定相等。一般天平就是利用平衡时砝码和被测物体所受重力相等的条件，根据砝码的质量数来称量物体的质量的。如果把天平移到另一地点，虽然砝码和被测物体所受重力都发生了改变，但它们仍然相等，天平仍保持平衡，所以用天平可以在地球上任何地方测出物体的质量。