Question

7．如圖所示，斜面體A固定在水平桌面上，A的斜面是曲面，其下端與水平桌面末端相切，另有一個小鐵塊B，現(xiàn)提供的實驗測量工具有：天平、毫米刻度尺、重垂線．現(xiàn)要設(shè)計一個實驗，測量小鐵塊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）除提供的器材外還需要的實驗器材是鋪地面上的白紙和復(fù)寫紙；
（2）實驗中除了測量斜面體A的高度H，桌面高度h，小鐵塊平拋的水平距離x，還需要測量的物理量有小鐵塊B的質(zhì)量m（寫出物理量的名稱和符號）．
（3）寫出實驗中小鐵塊B克服摩擦力做功的表達式（重力加速度g已知）W_f=mgH-$\frac{mg{x}^{2}}{4h}$．

Answer 1

分析 根據(jù)動能定理、結(jié)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(shè)到達底端的速度為v，根據(jù)動能定理得，mgH-W_f=$\frac{1}{2}$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(zhì)量．通過平拋運動的規(guī)律求出物體離開斜面的速度．
設(shè)桌面的高度為h，小球的水平位移為s，平拋運動的時間t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$，則離開的初速度v=$\frac{s}{t}=s\sqrt{\frac{g}{2h}}$
綜上可得克服摩擦力W_f=mgH-$\frac{mg{x}^{2}}{4h}$．
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B的質(zhì)量m．
需要的測量工具為：天平、直尺、重錘線、白紙和復(fù)寫紙．
故答案為：（1）鋪地面上的白紙和復(fù)寫紙；（2）小鐵塊B的質(zhì)量m；（3）W_f=mgH-$\frac{mg{x}^{2}}{4h}$．

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．