Question

小明和小华在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置，已知物块所受重力为9.6N，弹簧测力计的量程为0～10N．（不计绳重和摩擦）．
（1）小明向上______拉动弹簧测力计，使物块升高，并由弹簧测力计读出拉力为 4.0N，同时小华用刻度尺测出物块上升的高度为0.1m，弹簧测力计移动的距离为0.3m，由此可测得此时滑轮组的机械效率为______%．
（2）若增大物块重力，则该滑轮组的机械效率将变大，最大机械效率为______%．
（3）为了研究弹簧测力计的原理，小明找来不同的两根弹簧，用相同的力分别拉弹簧时，发现弹簧伸长量不同．
①请你猜想影响弹簧伸长量的因素可能是______（写出一个影响因素）．
②为了验证你的猜想，简要的做法是______．

Answer

（1）利用二力平衡的条件可知，只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小；根据W=Gh求出有用功，根据W=FS求出总功，利用效率公式求出此时滑轮组的机械效率，总功和有用功之差即为额外功．
（2）在不计绳重和摩擦时，动滑轮重力做的功即为额外功，同一滑轮组提升不同的物体上升相同的高度时所做的额外功相等；由题意可知当用F=10N的力移动的距离为0.3m时，拉滑轮组时做的总功最多，根据额外功不变求出有用功，利用效率公式求出最大机械效率．
（3）根据生活经验可知，弹簧的伸长量可能与弹簧的长度、弹簧的粗细、弹簧的材质等有关，在研究弹簧测力计的原理时要采用控制变量法．
【解析】
（1）只有让钩码匀速上升，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小；
滑轮组做的有用功W有=Gh=9.6N×0.1m=0.96J，
拉力做的总功W总=FS=4.0N×0.3m=1.2J，
滑轮组的机械效率η===80%，
额外功W额=W总-W有=1.2J-0.96J=0.24J．
（2）当用F=10N的力移动的距离为0.3m时，
拉力做的总功W总=FS=10N×0.3m=3J，
因此时的额外功不变，
所以W有=W总-W额=3J-0.24J=2.76J，
最大机械效率为η===92%．
（3）①猜想：弹簧的长度（弹簧的粗细、弹簧的材质等）（合理即可）
②验证猜想的简单做法：选取两跟长度不同而其他因素相同的弹簧，用相同的拉力拉，观察弹簧的伸长量．
故答案为：（1）匀速直线；80；（2）92；（3）①弹簧的长度（弹簧的粗细、弹簧的材质等）（合理即可）②选取两跟长度不同而其他因素相同的弹簧，用相同的拉力拉，观察弹簧的伸长量