Question

水平桌面上固定著斜面體A，有小鐵塊B．斜面體的斜面是曲面，圖由其截面圖可以看出曲線下端的切線是水平的．現(xiàn)提供的實驗測量 工具有：天平、直尺、鋪在地面上的白紙和復寫紙． 其它的實驗器材可根據(jù)實驗需要自選．現(xiàn)要設計一個實驗，測出小鐵塊B自斜面頂端由靜止下滑到底端的過程中，小鐵塊B克服摩擦力做的功．請回答下列問題：?
（1）除題中供給的器材處，還需要選用的器材是：

重錘線

（2）簡要說明實驗中需要測量的物理量（要求在圖上標明）：

斜面高度H、桌面高度h，小鐵塊平拋的水平距離S，小鐵塊質量m

．
（3）寫出實驗結果的表達式（重力加速度g已知）：

Wf=mgH-

mgs2

4h

．

Answer 1

分析：根據(jù)動能定理、結合平拋運動的規(guī)律求出摩擦力做功的表達式，從而得出要測量的物理量，以及需要的器材．

解答：解：設到達底端的速度為v，根據(jù)動能定理得，mgH-Wf=

1

2

mv2-0解得Wf=mgH-

1

2

mv2
可知測量摩擦力做功的大小，需知道斜面的高度以及離開斜面時的速度和物體的質量．通過平拋運動的規(guī)律求出物體離開斜面的速度．
設桌面的高度為h，小球的水平位移為s，根據(jù)h=

1

2

gt2得，t=

2h g

，則離開的初速度v=s

g 2h

則克服摩擦力做功Wf=mgH-

mgs2

4h

．
需要測量的物理量為斜曲面頂端離桌面高度H，桌面離地高度h，桌面右邊緣邊到鐵塊落地點的水平距離s，小鐵塊質量m．
需要的測量工具為：天平、直尺、重錘線、白紙和復寫紙．知還需要的器材是重錘線．
故答案為：（1）重錘線、
（2）斜面高度H、桌面高度h，小鐵塊平拋的水平距離S，
小鐵塊質量m
（3）Wf=mgH-

mgs2

4h

點評：本題考查了動能定理和平拋運動的綜合，知道平拋運動在水平方向方向和豎直方向上的運動規(guī)律．