Question

如圖所示，水平桌面上有斜面體A、小鐵塊B．斜面體的斜面是曲面，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(shí)驗(yàn)測(cè)量工具只有：天平、直尺．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出小鐵塊B自斜面頂端由靜止下滑到底端的過(guò)程中，小鐵塊B克服摩擦力做的功，要求：
（1）簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量的物理量．
（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟．
（3）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)式．（重力加速度g已知）

Answer 1

分析：根據(jù)功能關(guān)系：小鐵塊下滑過(guò)程中克服摩擦力所做功等于小鐵塊機(jī)械能的減小量，所以本實(shí)驗(yàn)要求求出滑到曲線下端的速度，鐵塊拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)求出做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，即滑到曲線下端的速度．

解答：解：（1、2）實(shí)驗(yàn)步驟為：①．用天平測(cè)出B的質(zhì)量m；②．如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)器材，地面鋪白紙、復(fù)寫(xiě)紙并用膠帶粘牢；③．用手按住斜面A，讓B從斜面頂端由靜止滑下，記錄落地點(diǎn)P₁；④．重復(fù)③的步驟五次，找出平均落地點(diǎn)P；⑤．用直尺測(cè)出斜面體的高度H，桌面離地面的高度h，落地點(diǎn)P到桌邊的水平距離s；⑥．實(shí)驗(yàn)結(jié)束，整理器材．
（2）在豎直方向由h=

1

2

gt2
得：t=

2h g

在水平方向有：v=

s

t

=s

g 2h

因?yàn)楦鶕?jù)功能關(guān)系，小鐵塊下滑過(guò)程中克服摩擦力所做功有：
W=mgH-

1

2

mv2=mgH-

mgs2

4h

．
答：（1、2）實(shí)驗(yàn)步驟為：①．用天平測(cè)出B的質(zhì)量m；②．如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)器材，地面鋪白紙、復(fù)寫(xiě)紙并用膠帶粘牢；③．用手按住斜面A，讓B從斜面頂端由靜止滑下，記錄落地點(diǎn)P₁；④．重復(fù)③的步驟五次，找出平均落地點(diǎn)P；⑤．用直尺測(cè)出斜面體的高度H，桌面離地面的高度h，落地點(diǎn)P到桌邊的水平距離s；⑥．實(shí)驗(yàn)結(jié)束，整理器材．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)式為：W=mgH-

mgs2

4h

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查遷移能力．平拋運(yùn)動(dòng)采用運(yùn)動(dòng)的合成與分解處理，通常分解為水平方向和豎直方向．