探究重力與質(zhì)量的關(guān)系

劉榮剛

重力和質(zhì)量是一對既有聯(lián)系又有區(qū)別的物理量，探究重力和質(zhì)量的關(guān)系.就是要探究重力和質(zhì)量之間的聯(lián)系和規(guī)律，進而應用規(guī)律解決問題，

例題某物理實驗小組的同學在探究物體所受重力大小與物體質(zhì)量的關(guān)系時.進行了如下的思考和探究，請結(jié)合相關(guān)實驗情況回答下列問題.

1.小組中的小明想探究影響物體所受重力大小的因素，請你給他提出一個適合探究的問題.

提出的問題：____

分析：提出問題是解決問題的前提.由于不同人的生活經(jīng)驗不同，提出的問題可能不同，但都應緊密結(jié)合物理知識，提出的問題能夠用現(xiàn)有的儀器驗證真?zhèn)?，本題可提出問題：物體所受重力大小與什么因素有關(guān)？或重力的大小與質(zhì)量是什么關(guān)系？

2.針對小明提出的問題，你能提出哪些猜想？

分析：猜想和假設(shè)要緊扣主題，直截了當，本題中由于小明想探究影響物體所受重力大小的因素，所以重在回答“影響因素”.而不是其他，所以可以假設(shè)：物體所受重力大小可能受物體形狀影響，物體所受重力大小可能受物體質(zhì)量影響，物體所受重力大小可能受物體位置影響等，如果提出的問題是：重力的大小和質(zhì)量有什么關(guān)系？則可以猜想如下：重力的大小與質(zhì)量可能成正比：重力的大小隨質(zhì)量的增大而增大等，這里面的差別請大家仔細體會，不要提出的問題和猜想不一致.猜想和假設(shè)要能直接回答提出的問題.

3.為了驗證物體所受重力大小可能與物體質(zhì)量有關(guān)，小明設(shè)計實驗如下：

實驗器材：彈簧測力計，相同的鉤碼若干，

①測出1個鉤碼所受重力的大??；②測出2個鉤碼所受重力的大小；③測出3個鉤碼受重力的大小.

實驗結(jié)論：______

分析：設(shè)計實驗是將猜想具體化，借助具體的儀器和手段，進行計算和實驗，根據(jù)實驗所得出的數(shù)據(jù)，判斷前面的假設(shè)和猜想與實驗數(shù)據(jù)是否一致.從而得出正確的實驗結(jié)論或規(guī)律.本題中，物體所受的重力與物體質(zhì)量的關(guān)系是：物體所受的重力隨質(zhì)量的增大而增大.

4.小明用天平、鉤碼、彈簧測力計探究物體所受重力跟物體質(zhì)量大小的關(guān)系.測量記錄的實驗數(shù)據(jù)如表1所示.

實驗前，小明要觀察彈簧測力計的____、

及指針是否指到零刻度線.

（1）某次測量中，彈簧測力計的讀數(shù)如圖1所示，請你將彈簧測力計的讀數(shù)填人表1空格中.

（2）由實驗可以得出的結(jié)論是：

（3）在用天平稱量鉤碼質(zhì)量時，要注意使用天平之前，應該使游碼停留在_______位置，

分析：本階段圍繞實驗中儀器的使用、讀數(shù)、結(jié)論展開，因為實驗儀器使用是否規(guī)范.誤差大小，數(shù)據(jù)讀取是否正確等直接影響結(jié)論的準確性，甚至影響實驗結(jié)論的得出，本題中，使用彈簧測力計，應先觀察它的量程、分度值并調(diào)零；使用天平，應先調(diào)節(jié)天平平衡，注意將游碼移至零刻度位置.圖1中彈簧測力計的讀數(shù)為2N.分析表1中數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：物體受到的重力與物體的質(zhì)量成正比（或物體質(zhì)量越大，所受的重力越大；或物體受到的重力與物體的質(zhì)量的比值是定值：或物體受到的重力與物體的質(zhì)量的比值是10）.

5.結(jié)合表1的數(shù)據(jù)，作出重力隨質(zhì)量變化的圖象，分析圖象，你認為重力與質(zhì)量之間有什么關(guān)系？

分析：處理數(shù)據(jù)的方法有很多，如列表法、圖象法、函數(shù)法等，目的就是用高度概括的方法表達出物理現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律，數(shù)形結(jié)合不只是數(shù)學方法，也是物理方法，具體方法是：用5組數(shù)據(jù)在圖象中描點并繪出圖線.如圖2.觀察發(fā)現(xiàn)，圖象是過原點的一條直線，得出結(jié)論：物體受到的重力與物體的質(zhì)量成正比.

6.實驗后，物理小組進行了反思與交流.組長發(fā)言說：“我們知道，g值反映了重力與質(zhì)量的關(guān)系，而實際上在地球上不同的位置，g的值并不是一個定值.通過查資料我知道：一般在地球的赤道附近g值最小，越靠近兩極g值越大.”根據(jù)組長的發(fā)言，為了比較準確地測定某個城市位置的g值，請你完成測量方案的相關(guān)項目.

（1）需要用到的器材是：____

（2）設(shè)計一個實驗記錄表，并寫上要測量的物理量（名稱、符號和單位）.

（3）寫出數(shù)據(jù)的處理方法.

分析：我們知道物體所受重力與物體的質(zhì)量有關(guān).質(zhì)量大的物體受到的重力大.但同時也應看到：重力的大小不是一成不變的，在不同情況下有些細微變化.例如，離地面的高度增加時，地球?qū)ξ矬w的吸引力會減小，物體受到的重力會減小；由于地球是赤道略鼓、兩極稍扁的橢球體，所以同一物體在緯度越高的地方，所受重力會越大.同一物體從月球到地球，它的質(zhì)量不變，但由于它在月球上受到的吸引力比在地球上要小，所以所受重力變小.故本題測量方案所需器材為彈簧測力計和鉤碼，設(shè)計實驗記錄表如表2（只要有鉤碼質(zhì)量和鉤碼所受重力兩項即可1。