Question

如图所示，水平桌面上有斜面体A、小铁块B．斜面体的斜面是曲面，由其截面图可以看出曲线下端的切线是水平的．现提供的实验测量工具只有：天平、直尺．其他的实验器材可根据实验要求自选．请设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到低端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功，要求：
（1）简要说明实验中的简要实验步骤，并说明需测量的物理量．
（2）写出实验结果的表达式．（重力加速度g已知）

Answer 1

分析：根据功能关系：小铁块下滑过程中克服摩擦力所做功等于小铁块机械能的减小量，所以本实验要求求出滑到曲线下端的速度，铁块抛出后做平抛运动，根据平抛运动的特点求出做平抛运动的初速度，即滑到曲线下端的速度．

解答：解：（1）实验步骤为：①．用天平测出B的质量m；②．如图所示安装实验器材，地面铺白纸、复写纸并用胶带粘牢；③．用手按住斜面A，让B从斜面顶端由静止滑下，记录落地点P₁；④．重复③的步骤五次，找出平均落地点P；⑤．用直尺测出斜面体的高度H，桌面离地面的高度h，落地点P到桌边的水平距离s；⑥．实验结束，整理器材．
（2）在竖直方向
由h=

1

2

gt2
t=

2h g

在水平方向有：
v=

s

t

=s

g 2h

因为根据功能关系得：
小铁块下滑过程中克服摩擦力所做功W=mgH-

1

2

mv2=mgH-

mgs2

4h

答：（1）实验步骤为：①．用天平测出B的质量m；②．如图所示安装实验器材，地面铺白纸、复写纸并用胶带粘牢；③．用手按住斜面A，让B从斜面顶端由静止滑下，记录落地点P₁；④．重复③的步骤五次，找出平均落地点P；⑤．用直尺测出斜面体的高度H，桌面离地面的高度h，落地点P到桌边的水平距离s；⑥．实验结束，整理器材．（2）实验结果的表达式为：W=mgH-

mgs2

4h

点评：本题考查迁移能力．平抛运动采用运动的合成与分解处理，通常分解为水平方向和竖直方向．