李皓昱

小紅是一名熱衷科學(xué)的中學(xué)生，在閱讀課上看到了一篇文章——《斜塔上的實(shí)驗(yàn)》，引發(fā)了她深深的思考。這篇文章講述了著名的物理學(xué)家伽利略不畏懼反對(duì)的力量，在比薩斜塔上做了質(zhì)量不同的兩個(gè)小球下落的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果兩個(gè)小球同時(shí)到達(dá)地面，這一實(shí)驗(yàn)證明了伽利略提出的“物體下落速度與其質(zhì)量無(wú)關(guān)”的結(jié)論。也就是說(shuō)，質(zhì)量不同的物體，從同一高度下落，它們會(huì)同時(shí)落地。

小紅想到物理課本中學(xué)習(xí)的知識(shí)。就提出了一個(gè)疑問(wèn)：比薩斜塔實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)質(zhì)量不同的小球，既然落地時(shí)間相同，那么它們對(duì)地面的作用效果是否也相同呢？

隨即她找到物理興趣小組的小明和小華，提出了自己的問(wèn)題。

小明說(shuō)：“小紅，你有沒(méi)有想過(guò)，為什么不同質(zhì)量的物體拿在手上時(shí)感覺(jué)不同？”

小紅說(shuō)：“嗯，其實(shí)這就是我們今天要探究的問(wèn)題，我覺(jué)得這可能與重力有關(guān)。”

小華說(shuō)：“我記得我們?cè)谡n堂上學(xué)過(guò)。重力的大小與質(zhì)量有關(guān)，但是這究竟是怎么樣的一個(gè)關(guān)系呢？”

小紅說(shuō)：“我猜想，實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量大的小球所受的重力會(huì)大一些?！?/p>

小華說(shuō)：“那我們?cè)趺醋瞿茏寣?shí)驗(yàn)結(jié)果更直觀一些呢？”

小明說(shuō)：“我們可以通過(guò)做實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。我們需要先設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案?！?/p>

小紅說(shuō)：“有了！我們可以去學(xué)校操場(chǎng)的沙坑那做實(shí)驗(yàn)。運(yùn)動(dòng)會(huì)上同學(xué)們進(jìn)行沙坑跳遠(yuǎn)，落下時(shí)會(huì)在沙子上留下痕跡。我們可以借助沙坑中的痕跡來(lái)研究重力與質(zhì)量的關(guān)系?！?/p>

小華說(shuō)：“這個(gè)主意不錯(cuò)！小球落下造成的痕跡的確很直觀。”

為了驗(yàn)證大家的猜想，他們一起設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：讓兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不同的小球從同一高度下落，在沙坑中留下大小和深淺不一的痕跡，由此進(jìn)行比較，來(lái)探究物體所受的重力與質(zhì)量的關(guān)系。

緊接著他們準(zhǔn)備了兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不同的小球，尺子，天平，鉤碼，彈簧測(cè)力計(jì)等來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

小紅說(shuō)：“在實(shí)驗(yàn)前，我們應(yīng)該把沙池表面刮平、夯實(shí)一些，來(lái)減小實(shí)驗(yàn)誤差，”隨后南小明測(cè)量數(shù)據(jù)、小華繪制表格記錄數(shù)據(jù)結(jié)果。

小紅左手拿著質(zhì)量為0.05kg的小球，右手拿著質(zhì)量為0.1kg的小球，雙手舉到同一高度。小明用尺子測(cè)量小球所處高度后，小紅雙手同時(shí)松開(kāi)兩個(gè)小球，小球落在沙池上留下兩處痕跡，經(jīng)過(guò)測(cè)量，右邊質(zhì)量大的小球砸出的坑較大較深，左邊質(zhì)量小的小球砸出的坑較小較淺。

小華說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)的結(jié)果已經(jīng)被我記錄下來(lái)了。我們?cè)儆脧椈蓽y(cè)力計(jì)測(cè)量一下，驗(yàn)證我們的結(jié)果吧?！?/p>

小明說(shuō)：“我們需要先準(zhǔn)備一些質(zhì)量不同的物體，比如紙團(tuán)、木球和鐵球，然后用測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量它們的質(zhì)量和所受的重力?！?/p>

小紅說(shuō)：“我們還需要設(shè)計(jì)一個(gè)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，確保我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中不犯錯(cuò)誤?！?/p>

小明、小紅和小華很快就設(shè)計(jì)好了實(shí)驗(yàn)步驟并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，他們拿來(lái)天平和彈簧測(cè)力計(jì)，測(cè)量出每個(gè)物體的質(zhì)量和所受的重力，并記錄在表1中。

然后他們把這些數(shù)據(jù)畫(huà)在圖上（如圖1），看看能不能發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

小紅說(shuō)：“從圖1中我們可以看到，物體所受的重力和物體的質(zhì)量確實(shí)成正比關(guān)系，我們的猜想是正確的?！?/p>

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，他們得出結(jié)論：質(zhì)量大的物體所受的重力大，質(zhì)量小的物體所受的重力小，物體所受的重力和質(zhì)量成正比關(guān)系，且地球上的重力與質(zhì)量的比值約為10N/kg。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后三人進(jìn)行了反思：

小明說(shuō)：“在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要盡量減少實(shí)驗(yàn)中的變量。比如，不同質(zhì)量的小球，其大小最好相同。”

小紅說(shuō)：“在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量減小誤差，如沙面是否平整、兩手高度是否嚴(yán)格一致，這些因素都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果造成影響?！?/p>

小華說(shuō)：“我們做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，一定要按照正確的步驟來(lái)操作，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。而且。我們還需要注意使用完好的測(cè)量?jī)x器，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?！?/p>

伽利略在科學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，數(shù)理科學(xué)是大自然的語(yǔ)言，為了學(xué)好這門(mén)大自然的語(yǔ)言，他決意奉獻(xiàn)自己的一生，這份決心與毅力造就了他“現(xiàn)代科學(xué)之父”的地位，通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，三位同學(xué)不僅了解了重力與質(zhì)量的關(guān)系，更親身體驗(yàn)了科學(xué)探究的過(guò)程。這是一個(gè)充滿思考與挑戰(zhàn)的過(guò)程，它讓我們更加深入地理解和熱愛(ài)數(shù)理科學(xué)。