探究重力与质量的关系

刘荣刚

重力和质量是一对既有联系又有区别的物理量，探究重力和质量的关系.就是要探究重力和质量之间的联系和规律，进而应用规律解决问题，

例题某物理实验小组的同学在探究物体所受重力大小与物体质量的关系时.进行了如下的思考和探究，请结合相关实验情况回答下列问题.

1.小组中的小明想探究影响物体所受重力大小的因素，请你给他提出一个适合探究的问题.

提出的问题：____

分析：提出问题是解决问题的前提.由于不同人的生活经验不同，提出的问题可能不同，但都应紧密结合物理知识，提出的问题能够用现有的仪器验证真伪，本题可提出问题：物体所受重力大小与什么因素有关？或重力的大小与质量是什么关系？

2.针对小明提出的问题，你能提出哪些猜想？

分析：猜想和假设要紧扣主题，直截了当，本题中由于小明想探究影响物体所受重力大小的因素，所以重在回答“影响因素”.而不是其他，所以可以假设：物体所受重力大小可能受物体形状影响，物体所受重力大小可能受物体质量影响，物体所受重力大小可能受物体位置影响等，如果提出的问题是：重力的大小和质量有什么关系？则可以猜想如下：重力的大小与质量可能成正比：重力的大小随质量的增大而增大等，这里面的差别请大家仔细体会，不要提出的问题和猜想不一致.猜想和假设要能直接回答提出的问题.

3.为了验证物体所受重力大小可能与物体质量有关，小明设计实验如下：

实验器材：弹簧测力计，相同的钩码若干，

①测出1个钩码所受重力的大小；②测出2个钩码所受重力的大小；③测出3个钩码受重力的大小.

实验结论：______

分析：设计实验是将猜想具体化，借助具体的仪器和手段，进行计算和实验，根据实验所得出的数据，判断前面的假设和猜想与实验数据是否一致.从而得出正确的实验结论或规律.本题中，物体所受的重力与物体质量的关系是：物体所受的重力随质量的增大而增大.

4.小明用天平、钩码、弹簧测力计探究物体所受重力跟物体质量大小的关系.测量记录的实验数据如表1所示.

实验前，小明要观察弹簧测力计的____、

及指针是否指到零刻度线.

（1）某次测量中，弹簧测力计的读数如图1所示，请你将弹簧测力计的读数填人表1空格中.

（2）由实验可以得出的结论是：

（3）在用天平称量钩码质量时，要注意使用天平之前，应该使游码停留在_______位置，

分析：本阶段围绕实验中仪器的使用、读数、结论展开，因为实验仪器使用是否规范.误差大小，数据读取是否正确等直接影响结论的准确性，甚至影响实验结论的得出，本题中，使用弹簧测力计，应先观察它的量程、分度值并调零；使用天平，应先调节天平平衡，注意将游码移至零刻度位置.图1中弹簧测力计的读数为2N.分析表1中数据，可得出结论：物体受到的重力与物体的质量成正比（或物体质量越大，所受的重力越大；或物体受到的重力与物体的质量的比值是定值：或物体受到的重力与物体的质量的比值是10）.

5.结合表1的数据，作出重力随质量变化的图象，分析图象，你认为重力与质量之间有什么关系？

分析：处理数据的方法有很多，如列表法、图象法、函数法等，目的就是用高度概括的方法表达出物理现象的本质规律，数形结合不只是数学方法，也是物理方法，具体方法是：用5组数据在图象中描点并绘出图线.如图2.观察发现，图象是过原点的一条直线，得出结论：物体受到的重力与物体的质量成正比.

6.实验后，物理小组进行了反思与交流.组长发言说：“我们知道，g值反映了重力与质量的关系，而实际上在地球上不同的位置，g的值并不是一个定值.通过查资料我知道：一般在地球的赤道附近g值最小，越靠近两极g值越大.”根据组长的发言，为了比较准确地测定某个城市位置的g值，请你完成测量方案的相关项目.

（1）需要用到的器材是：____

（2）设计一个实验记录表，并写上要测量的物理量（名称、符号和单位）.

（3）写出数据的处理方法.

分析：我们知道物体所受重力与物体的质量有关.质量大的物体受到的重力大.但同时也应看到：重力的大小不是一成不变的，在不同情况下有些细微变化.例如，离地面的高度增加时，地球对物体的吸引力会减小，物体受到的重力会减小；由于地球是赤道略鼓、两极稍扁的椭球体，所以同一物体在纬度越高的地方，所受重力会越大.同一物体从月球到地球，它的质量不变，但由于它在月球上受到的吸引力比在地球上要小，所以所受重力变小.故本题测量方案所需器材为弹簧测力计和钩码，设计实验记录表如表2（只要有钩码质量和钩码所受重力两项即可1。