题目内容

水平桌面上固定着斜面体A,有小铁块B.斜面体的斜面是曲面,图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 工具有:天平、直尺、铺在地面上的白纸和复写纸. 其它的实验器材可根据实验需要自选.现要设计一个实验,测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中,小铁块B克服摩擦力做的功.请回答下列问题:?
(1)除题中供给的器材处,还需要选用的器材是:
重锤线
重锤线

(2)简要说明实验中需要测量的物理量(要求在图上标明):
斜面高度H、桌面高度h,小铁块平抛的水平距离S,小铁块质量m
斜面高度H、桌面高度h,小铁块平抛的水平距离S,小铁块质量m
.
(3)写出实验结果的表达式(重力加速度g已知):
Wf=mgH-
mgs2
4h
Wf=mgH-
mgs2
4h
.
分析:根据动能定理、结合平抛运动的规律求出摩擦力做功的表达式,从而得出要测量的物理量,以及需要的器材.
解答:解:设到达底端的速度为v,根据动能定理得,mgH-Wf=
1
2
mv2-0
解得Wf=mgH-
1
2
mv2

可知测量摩擦力做功的大小,需知道斜面的高度以及离开斜面时的速度和物体的质量.通过平抛运动的规律求出物体离开斜面的速度.
设桌面的高度为h,小球的水平位移为s,根据h=
1
2
gt2
得,t=
2h
g
,则离开的初速度v=s
g
2h

则克服摩擦力做功Wf=mgH-
mgs2
4h
.
需要测量的物理量为斜曲面顶端离桌面高度H,桌面离地高度h,桌面右边缘边到铁块落地点的水平距离s,小铁块质量m.
需要的测量工具为:天平、直尺、重锤线、白纸和复写纸.知还需要的器材是重锤线.
故答案为:(1)重锤线、
(2)斜面高度H、桌面高度h,小铁块平抛的水平距离S,
小铁块质量m
(3)Wf=mgH-
mgs2
4h

点评:本题考查了动能定理和平抛运动的综合,知道平抛运动在水平方向方向和竖直方向上的运动规律.
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