Question

小明在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，設計了如圖所示的裝置．小明想：如果同一滑輪組的繞線方式不變，還有哪些因素會影響它的機械效率？通過思考，小明提出了下面的猜想：
猜想A：被提升的鉤碼重可能會影響滑輪組的機械效率；
猜想B：鉤碼勻速上升的速度可能會影響滑輪組的機械效率．
為了驗證自己的猜想是否正確，小明分別對兩個猜想進行了探究．實驗數(shù)據(jù)如下表：
表一：鉤碼以相同的速度勻速上升

實驗次數(shù)	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度h/m	彈簧測力計的示數(shù)F/n	彈簧測力計移動的距離s/m	機械效率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：鉤碼以不同的速度勻速上升

實驗次數(shù)	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度h/m	彈簧測力計的示數(shù)F/n	彈簧測力計移動的距離s/m	機械效率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）實驗中，小明應沿______方向勻速拉動彈簧測力計，第1次實驗時，彈簧測力計的示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為______N；
（2）第2次實驗中彈簧測力計移動的距離為______m；
（3）第3次實驗中滑輪組的機械效率是______；
（4）小明的實驗中用到的科學研究方法是：______；
（5）綜合分析表一、表二的數(shù)據(jù)，可得出結論：______．

Answer 1

解：（1）由圖中滑輪組的結構可知拉力的方向是豎直向上；
由圖知彈簧測力計的分度值為0.2N，讀數(shù)應為1.8N．
（2）第2次實驗中鉤碼上升的高度h=0.1m，所以彈簧測力計移動的距離s=nh=3×0.1m=0.3m．
（3）第3次實驗中滑輪組的機械效率是η===≈87.9%．
（4）驗證猜想A、B是否正確時，分別控制了要研究的量--被提升的鉤碼重、鉤碼勻速上升的速度不同、其他因素相同，這種研究方法是控制變量法．
（5）綜合分析表一數(shù)據(jù)知：鉤碼提升的速度相同時鉤碼越重滑輪組的效率越高．說明：滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼重有關，被提升的鉤碼越重滑輪組的機械效率越高．
綜合分析表二的數(shù)據(jù)知：被提升的鉤碼重相同時鉤碼提升的速度不同滑輪組的效率相同．說明：滑輪組的機械效率與鉤碼勻速上升的速度無關．
故答案為：（1）豎直向上；1.8；
（2）0.3；
（3）87.9%；
（4）控制變量法；
（5）滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼重有關，鉤碼越重滑輪組的機械效率越高；滑輪組的機械效率與鉤碼勻速上升的速度無關．
分析：（1）由圖中滑輪組的結構可知拉力的方向；根據(jù)彈簧測力計的讀數(shù)方法讀出彈簧測力計的讀數(shù)：明確每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)，根據(jù)指針的位置讀數(shù)．
（2）由圖可知承擔物重的繩子股數(shù)n=3，重物上升h，則拉力端移動的距離s=3h．
（3）根據(jù)機械效率的公式求滑輪組的機械效率．
（4）物理學中對于多因素或多變量的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題．每次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
（5）比較實驗1、2、3的條件和機械效率大小，可得出被提升的鉤碼重對滑輪組機械效率的影響；
比較實驗4、5、6的條件和機械效率大小，可得出鉤碼勻速上升的速度對滑輪組機械效率的是否有影響．
點評：影響滑輪組機械效率的因素有提升物體的重力、動滑輪重力、繩子段數(shù)和摩擦等，研究時采用了控制變量法的思想．