用同一只竖直悬挂的弹簧测力计测量三种质量的钩码。先观察加载后的瞬态，再在钩码接近静止时读取支持拉力，利用平衡条件得到重力，避免把“质量”与“重量读数”混用。
学习目标
- 区分质量的 kg 与重力的 N
- 在竖直静止条件下用测力计测重力
- 由多组 G、m 数据求 G/m
实验器材
- 固定横梁与 5 N 弹簧测力计
- 可设置为 0.10、0.20、0.30 kg 的钩码
- 秒表、拉力随时间曲线、质量及速度读数
实验准备
- 测力计竖直放置，钩码上挂钩与测力计下挂钩绑定；初始读数为零。
- 重力加速度为 9.8 m/s²；钩码的重力开关已开启。
- 最大测试重力 2.94 N 小于 5 N 量程；读数时确认钩码接近静止。
操作步骤
加载并等待稳定
点击开始，观察钩码伸长测力计并短暂振动。约 8 s 暂停；确认竖直速度接近零、拉力曲线趋平，再记录 0.20 kg 钩码的重力读数。
重复三组质量
每次先点击“重置”，在初始状态修改一个条件，再点击“开始”；图表会在新一轮采样时替换上一轮曲线。 选中钩码，将质量依次设为 0.10、0.20、0.30 kg；其他条件均保持不变。每次都等待稳定，按 0.01 N 记录测力计示数。
处理 G–m 数据
以质量为横轴、测得重力为纵轴描点，画出拟合直线。逐组计算 G/m，再用两个相距较远的数据计算 ΔG/Δm；单位分别写 N/kg 与 m/s²，并说明两者等价。
改变重力环境
重置并恢复钩码质量 0.20 kg，将场景重力加速度改为 4.9 m/s²。重新等待稳定后读取重力，检查质量读数是否改变；完成后恢复 9.8 m/s²。
观察与记录
- 记录表：钩码质量 m/kg、稳定时刻 t/s、竖直速度、测力计读数 G/N、G/m。
- 初始零读数表示测力计尚未伸长；开始后的振动过程不是已经静止的测量状态。
- G–m 散点图由三次稳定测量组成，场景中的曲线则是一次测量的 G–t 过程，两者不要混淆。
预期结果
- m = 0.10、0.20、0.30 kg 时，稳定读数分别约 0.98、1.96、2.94 N。
- G/m 接近 9.8 N/kg，G–m 图像近似为过原点的直线。
- m = 0.20 kg、g = 4.9 m/s² 时，稳定读数约 0.98 N；质量仍为 0.20 kg。
课堂讨论
- 钩码上下振动时，读数为什么不恒等于它的重力？
- 同一钩码换到重力加速度不同的环境，质量与重力分别怎样变化？
- 图像不过原点可能提示什么调零或测量问题？
模型与适用范围
- 忽略空气浮力、测力计零点漂移和钩码制造公差；实际课堂应先调零并估计仪器分度值。
- 测力计具有阻尼，稳定读数按 0.01 N 记录；振动中的瞬时拉力不作为重力测量结果。