依照万有引力定律，物体和地球之相互作用力可以下式表示： 上式中k为万有引力常数，通常实验值为k=6,673x10-11 m3/kg．s2，m为物体质量，M为地球质量，而r则为物体至地球中心之距离。如依牛顿第二定律 上式之a针对地心引力而言则以g表示之，从(1)和(2)式可得g=kM/r2此即为重力加速度之定义。又由于地球非正球体，故在地球表面之重力加速度因纬度(α)而有改变，其值如下式表示： 如果地球表面之高度为h，其g值之表示如下g=g0[r2/(r+h)2]式中g0即为海平面之重力加速度。