初中物理微专题-验证重力大小与质量的关系 学案

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由重力公式G=mg可知，物体所受重力大小与物体质量成正比，即验证重力与质量的比值为一定值（或G-m图像为正比例函数图像）。因此在设计实验时应分别测量物体的质量与重力，所选取的测量工具为：
验证一个量与另一个量之间的关系是典型的探究实验设计类型，因此在设计实验时应注重控制无关变量相同。逐次改变所测物体的质量，并记录对应的重力值，进行多次试验以得到普遍规律。
验证重力大小与形状、体积等无关变量的关系，实验时一定要注意控制质量大小相同，牢牢把握重力与质量成正比这一概念。
在太空中或月球等位置进行实验时，注意g值会发生相应的变化，但同一位置物体所受重力大小与物体质量成正比这一结论不发生改变。
1．如图所示，小明和小丽用弹簧测力计和钩码探究重力与质量的关系。在弹簧测力计下所挂钩码的质量不同时，弹簧测力计的示数也不同，于是小明认为“物体所受重力的大小与物体的质量有关”；小丽观察到，在弹簧测力计下所挂钩码的质量不同时，钩码的体积也不同。于是，小丽认为“物体所受重力的大小与物体的体积有关”。请你自选器材，设计实验证明小丽的观点是错误的。要求写出实验方法和实验现象分析。
2．小明在学习地面附近物体所受重力的大小与其质量成正比后，于是他猜想月球表面附近的物体所受重力大小与其质量的关系是不是成正比？他考虑了一个方案，以后一旦登上月球，按设想的方案做实验，小明的设想中：
（1）需要带的仪器有哪些？
（2）小明设计了如下记录表格，其中第一列的第三行中你考虑一下应填什么内容？
（3）重力与质量的关系式为G=mg，在地球上，可取g=10N/kg，在月球上，计算物体在月球上所受的重力大小，g月的取值比10N/kg是大，还是小？说出你的猜想，并说出猜想的理由。
3．实验桌上有如下器材，系好细线的矿泉水瓶，装在烧杯中的沙子，漏斗，弹簧测力计，请补充必要的实验器材设计个实验证明“物体所受重力的大小与物体的质量成正比”要求简述实验步骤并设计实验数据记录表格。
（1）需要补充的实验器材为 ；
（2）实验步骤：
（3）实验数据记录表格。
4．在探究“重力的大小跟质量的关系”实验中，按照图甲所示，把钩码逐个挂在弹簧测力计上，分别测出它们受到的重力，并记录在下面的表格中
(1)图甲中弹簧测力计的示数为 N
(2)根据表格中的实验数据，在图乙中画出重力与质量的关系图象；
( )
(3)由图象可得到的结论是
(4)根据你所得到的结论，把表格中的空格填写完整．
5．为了用实验验证：物体所受的重力和质量成正比这个结论，张海和聂鹏同学找来了如下实验器材：弹簧测力计（0~5N）一支，体积均为10cm3的实心铜、铁、铝块一盒，质量均为50g的钩码一盒，细线一根，请从给出的实验器材中选出适当的完成实验，并写出相应的实验步骤．
（1）实验器材：
（2）实验步骤：
物理量
测量工具
力（重力、拉力、摩擦力、浮力）
弹簧测力计
质量
天平（实验室）、电子秤、杆秤、磅秤（日常生活），弹簧测力计间接测量
钩码的质量m（千克）
钩码的重力G（牛顿）
质量m/g
100
200
300
400
500
重力G/N
1
2
3
4
参考答案：
1．见解析
【详解】（1）选择质量相同的铜块和铝块，分别用弹簧测力计测出它们的重力记为G1、G2。
（2）实验现象：G1=G2。
（3）实验分析：铜块的铝块的体积不同，但所受的重力相同，所以小丽的观点是错误的。
2．（1）弹簧测力计、天平、砝码
（2）
（3）见解析
【详解】（1）小明需要把物体的重力和质量测量出来，因此他需要的测量仪器有：弹簧测力计、天平和砝码。
（2）他猜想月球表面附近的物体所受重力大小与其质量的关系是不是成正比？因此表格中的第三行应该填写物体所受的重力和物体质量的比值，即。
（3）猜想：g月的取值比10N/kg要小，理由是：月球对其表面的物体吸引力只有地球的，而同一物体在月球上、地球上的质量是一定的，因此g月的取值比10N/kg应该小。
3． 天平 见解析 见解析
【详解】（1）[1]要用实验证明“物体所受重力的大小与物体的质量成正比”，需要测量物体的质量，故还需要测量质量的工具---天平。
（2）[1]实验时，需要多次测量物体的质量和其受到的重力，分析比较得出它们之间的关系，实验时为了便于测重力，应将沙子装入系好细线的矿泉水瓶进行测量，故实验步骤如下：
①弹簧测力计指针在竖直方向上调零，将天平放在水平台上，调节天平平衡；
②用漏斗将烧杯中适量的沙子装入矿泉水瓶，用天平测量出矿泉水瓶和沙子的总质量m1，将矿泉水瓶挂在测力计的挂钩上，测出矿泉水瓶和沙子的总重G1，将m1和G1数值记录在实验表格中；
③再向矿泉水瓶中加适量的沙子，再次测出矿泉水瓶和沙子的总质量m2、总重G2，将m2和G2数值记录在实验表格中；
④依照步骤③再做4次实验；
（3）实验时，需要记录物体的质量和它受到的重力，根据测量的物理量和实验次数设计表格如下：
4． 2N 物体所受的重力跟质量成正比 5
【详解】(1)观察图象发现，弹簧测力计的量程是5N，弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计指针指示的数字是2，故图甲中弹簧测力计的示数为2N；
(2)根据表格中记录的数据在表格中描绘出相应的点，再连成线，如图所示：
(3)根据表中数据可知，物体所受的重力跟质量的比值是一个定值，满足正比例函数关系，分析图象也能发现这两个量是成正比的，由此可知物体所受的重力跟质量成正比；
(4)由=得： G==5N；
5． 弹簧测力计一支、质量均为50g的钩码一盒 见解析
【详解】（1）[1]要验证：物体所受的重力和质量成正比这个结论，需要测量物体的质量及它受到的重力，为了方便发现规律，应使物体质量成倍变化，故应选择质量均为50g的钩码一盒，和弹簧测力计一支。
（2）[2]实验时，应受出不同个数钩码的质量（单个钩码的质量已知，可以根据个数算出总质量）和它受到的重力，然后分析数据得出结论，故实验步骤如下：
①将弹簧测力计沿竖直方向调零；
②将一个钩码挂在弹簧测力计下，用弹簧测力计测量一个钩码受到的重力为G1，记录一个钩码的质量和受到的重力；
③在弹簧测力计下再加挂一个钩码，称量一个钩码受到的重力为G2，记录两个钩码的质量和受到的重力；
④仿照步骤③依次加挂钩码，至少再加4次，测量所挂钩码所受的重力，并做相应记录。
⑤分析数据，得出结论。
实验次数
1
2
3
4
5
6
m/kg
G/N