Question

小明在“测量滑轮组机械效率”的实验中，设计了如图所示的装置．小明想：如果同一滑轮组的绕线方式不变，还有哪些因素会影响它的机械效率？通过思考，小明提出了下面的猜想：
猜想A：被提升的钩码重可能会影响滑轮组的机械效率；
猜想B：钩码匀速上升的速度可能会影响滑轮组的机械效率．
为了验证自己的猜想是否正确，小明分别对两个猜想进行了探究．实验数据如下表：
表一：钩码以相同的速度匀速上升

实验次数	钩码重G/N	钩码上升的高度h/m	弹簧测力计的示数F/n	弹簧测力计移动的距离s/m	机械效率η
1	4	0.1		0.3	74.1%
2	6	0.1	2.4		83.3%
3	8	0.1	3.1	0.3

表二：钩码以不同的速度匀速上升

实验次数	钩码重G/N	钩码上升的高度h/m	弹簧测力计的示数F/n	弹簧测力计移动的距离s/m	机械效率η
4	6	0.1	2.4	0.3	83.3%
5	6	0.1	2.4	0.3	83.3%
6	6	0.1	2.4	0.3	83.3%

（1）实验中，小明应沿______方向匀速拉动弹簧测力计，第1次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，读数为______N；
（2）第2次实验中弹簧测力计移动的距离为______m；
（3）第3次实验中滑轮组的机械效率是______；
（4）小明的实验中用到的科学研究方法是：______；
（5）综合分析表一、表二的数据，可得出结论：______．

Answer 1

解：（1）由图中滑轮组的结构可知拉力的方向是竖直向上；
由图知弹簧测力计的分度值为0.2N，读数应为1.8N．
（2）第2次实验中钩码上升的高度h=0.1m，所以弹簧测力计移动的距离s=nh=3×0.1m=0.3m．
（3）第3次实验中滑轮组的机械效率是η===≈87.9%．
（4）验证猜想A、B是否正确时，分别控制了要研究的量--被提升的钩码重、钩码匀速上升的速度不同、其他因素相同，这种研究方法是控制变量法．
（5）综合分析表一数据知：钩码提升的速度相同时钩码越重滑轮组的效率越高．说明：滑轮组的机械效率与被提升的钩码重有关，被提升的钩码越重滑轮组的机械效率越高．
综合分析表二的数据知：被提升的钩码重相同时钩码提升的速度不同滑轮组的效率相同．说明：滑轮组的机械效率与钩码匀速上升的速度无关．
故答案为：（1）竖直向上；1.8；
（2）0.3；
（3）87.9%；
（4）控制变量法；
（5）滑轮组的机械效率与被提升的钩码重有关，钩码越重滑轮组的机械效率越高；滑轮组的机械效率与钩码匀速上升的速度无关．
分析：（1）由图中滑轮组的结构可知拉力的方向；根据弹簧测力计的读数方法读出弹簧测力计的读数：明确每一个大格和每一个小格代表的示数，根据指针的位置读数．
（2）由图可知承担物重的绳子股数n=3，重物上升h，则拉力端移动的距离s=3h．
（3）根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率．
（4）物理学中对于多因素或多变量的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．
（5）比较实验1、2、3的条件和机械效率大小，可得出被提升的钩码重对滑轮组机械效率的影响；
比较实验4、5、6的条件和机械效率大小，可得出钩码匀速上升的速度对滑轮组机械效率的是否有影响．
点评：影响滑轮组机械效率的因素有提升物体的重力、动滑轮重力、绳子段数和摩擦等，研究时采用了控制变量法的思想．