Question

4．某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想，小组将对猜想进行验证．
（1）如果影响机械效率的因素有多个，要研究机械效率与某个因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，这种方法在科学探究中被称作控制变量法．
（2）下列A、B是同学提出的两个猜想：
猜想A：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；
猜想B：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关．
（3）为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验．
（a）按图1、3或2、4滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想A的，若实验测得两滑轮组的机械效率大小相等（相等/不相等），则可初步判断猜想A是错误的；
（b）按图1、2或者3、4滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想B是正确（正确/错误）的．
（c）为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是B（选填“A”或“B”）同学的方法．
（d）实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功．
（4）接着，小组进行了实验验证．

Answer 1

分析 （1）物理学中对于多因素（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．每一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．
（3）a、要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同外，还要提起相同的重物；
b、要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同外，还要相同的绕线方法．
c、在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需使物体上升进行读数；
d、根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可知，实验中需测量G、h、F、s，在测量h和s时，需分别记录下物体和测力计的初始位置．

解答 解：（1）影响机械效率的因素有多个，要研究机械效率与某个因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，这种方法在科学探究中被称作控制变量法；
（3）a、要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同，还要提起相同的物重，所以选择的是图1、3或图2、4；若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等，说明机械效率与绕线方法无关，可初步判断猜想是错误的；
b、要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同，还要保持绕线方法相同，所以选择的是图1、2或3、4；若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，说明机械效率与物重有关，可初步判断猜想是正确的．
c、为了正确测量滑轮组提升物体时的拉力，需在缓慢匀速提升时读数，B同学正确．
d、实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，计算有用功和总功．
故答案为：（1）控制变量法；（3）（a）1、3或2、4；相等；（b）1、2或者3、4；正确；（c）B；（d）测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功．

点评 探究影响滑轮组机械效率的因素，需要应用控制变量法；
滑轮组的机械效率的高低与提起的物重、动滑轮的重、绳重、摩擦有关．与滑轮的绕法、升高的距离没有关系．