Question

如圖所示，水平桌面上固定著斜面體A，斜面體的曲面末端與桌面的右邊緣平齊，且切線沿水平方向，現(xiàn)要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)出小鐵塊B自斜面頂端由靜止開(kāi)始下滑到底端的過(guò)程中，摩擦力對(duì)小鐵塊做功W_f．實(shí)驗(yàn)器材可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自選．
（1）寫(xiě)出需要補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)器材：______．
（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中要直接測(cè)量的物理量并寫(xiě)出其英文字母符號(hào)：______．
（3）已知重力加速度為g，寫(xiě)出用第（2）問(wèn)中直接測(cè)量的物理量符號(hào)所表示的W_f的表達(dá)式：______．

Answer 1

設(shè)到達(dá)底端的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理得，mgH+W_f=

1

2

mv2-0．解得Wf=

1

2

mv2-mgH．
可知測(cè)量摩擦力做功的大小，需知道斜面的高度以及離開(kāi)斜面時(shí)的速度和物體的質(zhì)量．通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出物體離開(kāi)斜面的速度．
設(shè)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(kāi)的初速度v=s

g 2h

．
則摩擦力做功 Wf=

mgs2

4h

-mgH．
需要測(cè)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(diǎn)的水平距離s，小鐵塊質(zhì)量m．
需要的測(cè)量工具為：天平、直尺、重錘線、白紙和復(fù)寫(xiě)紙．
故答案為：（1）天平、直尺、重錘線、白紙和復(fù)寫(xiě)紙  
（2）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(diǎn)的水平距離s，小鐵塊質(zhì)量m．                  
（3）Wf=

mgs2

4h

-mgH．