Question

如图所示，水平桌面上固定着斜面体A，斜面体的曲面末端与桌面的右边缘平齐，且切线沿水平方向，现要设计一个实验测出小铁块B自斜面顶端由静止开始下滑到底端的过程中，摩擦力对小铁块做功W_f．实验器材可根据实验需要自选．
（1）写出需要补充的实验器材：______．
（2）简要说明实验中要直接测量的物理量并写出其英文字母符号：______．
（3）已知重力加速度为g，写出用第（2）问中直接测量的物理量符号所表示的W_f的表达式：______．

Answer 1

设到达底端的速度为v，根据动能定理得，mgH+W_f=

1

2

mv2-0．解得Wf=

1

2

mv2-mgH．
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

．
则摩擦力做功 Wf=

mgs2

4h

-mgH．
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．
故答案为：（1）天平、直尺、重锤线、白纸和复写纸  
（2）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．                  
（3）Wf=

mgs2

4h

-mgH．