胡爱银

探究重力大小与质量的关系实验是力学中的一个基础性实验，本实验利用弹簧测力计和钩码探究重力G与质量m之间的关系，培养了同学们的实验探究能力和归纳能力。

[实验要点]

在探究重力大小与质量的关系实验中，每个钩码质量为50 g，可以替代天平。实验时需逐渐增加钩码个数并分别测量重力。分析数据时，可以采用以下两种方法来寻找规律：（1）表格法，将每次测量的实验数据（质量m、重力G）记录在设计的表格中，比较[G]的关系;（2）图象法，通过描点法将每次测量的实验数据（质量m、重力G）描绘在G-m图象中，寻找G与m之间的关系。

通过实验得出的结论为：物体所受的重力大小与它的质量成正比，用公式表示为[G=mg]，这里[g=9.8 N/kg]（粗略计算时一般取g = 10 N/kg）。

[实验拓展]

1.物体所受到的重力大小与它的质量成正比，比值为[g=9.8 N/kg]，表示在地球附近质量为1 kg的物体所受到的重力为9.8 N，但是千万不要写成1 kg = 9.8 N，因为等号两边是不同类型的物理量，无法形成等量关系。

2.虽然重力与质量是不同类型的物理量，但是它们既有一定的联系（即物体的重力大小与质量成正比），又有一定的区别：（1）概念方面，重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，质量是物体所含物质的多少;（2）方向方面，重力的方向豎直向下，质量无方向;（3）大小方面，重力会随着物体所在位置（如高度、纬度）变化而变化，质量是物体的一种属性，与位置无关。

3.由于重力会随着位置的变化而变化，因此g也会随着位置的变化而变化，如在月球上g值是地球上的[16]。

4.物体所受到的重力大小与物体形状无关（可以利用弹簧测力计与橡皮泥进行探究实验），与物体状态无关，与地理位置有关。

[典例探究]

例1 在“探究重力与质量的关系”的实验中：

（1）测量物体重力前，除了观察弹簧测力计的量程和分度值外，还应将弹簧测力计在 方向调零。

（2）测量物体重力时，应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于 状态，这时弹簧测力计的示数（即拉力大小）就等于物体的重力。

（3）实验小组的同学测量出了不同质量钩码所受重力的多组数据，其中一次测量时弹簧测力计指针位置如图1所示，其读数为 N。

（4）实验小组的小虹同学提出，“还可以测量钩码以外的其他物体的质量和重力，将这些数据与钩码的数据放到一起来寻找规律”。而同组的小宇同学不赞同，他认为，“必须全部用钩码的重力与质量的数据来寻找规律”。你认为 同学的观点是正确的。

解析：（1）用弹簧测力计测量物体重力时，应该在竖直方向上调零，这样可以消除弹簧本身重力对实验的影响。

（2）测量物体重力时，应让物体处于静止状态，此时[F=G]。

（3）弹簧测力计示数为F = 1.8 N。

（4）实验时为了使实验结论更具有普遍性，可以选择钩码以外的其他物体进行实验，并将实验数据与钩码的数据放到一起来寻找规律，因此，小虹同学的观点是正确的。

答案：（1）竖直 （2）静止 （3）1.8 （4）小虹

[能力提升]

不仅地球上的物体所受重力大小与它的质量成正比，而且其他星球上的物体所受重力大小也与它的质量成正比，即[G=km]，具体也可以通过实验进行探究。

例2 小金对太空中的星球比较感兴趣，他从网上查得：甲、乙两个星球表面上物体的重力（G）与其质量（m）的关系如图2，从图中信息可知，相同质量的物体在甲星球表面上的重力 （选填“大于”“等于”或“小于”）其在乙星球表面上的重力，据图可得甲星球表面上物体的重力G与它质量m的关系式是 。

解析：根据甲、乙两个星球表面上G-m图象可知：相同质量m的物体在甲星球表面上的重力大于乙星球表面上的重力。对于甲星球表面上G-m图象，当[m=8 kg]时，[G=120 N]，则[k=Gm=120 N8 kg=15 N/kg]，即[G=15 N/kg×m]。

答案：大于 [G=15 N/kg×m]