Question

如圖所示，水平桌面上固定著斜面體A，斜面體的曲面末端與桌面的右邊緣平齊，且切線沿水平方向，現要設計一個實驗測出小鐵塊B自斜面頂端由靜止開始下滑到底端的過程中，摩擦力對小鐵塊做功W_f．實驗器材可根據實驗需要自選．
（1）寫出需要補充的實驗器材：______．
（2）簡要說明實驗中要直接測量的物理量并寫出其英文字母符號：______．
（3）已知重力加速度為g，寫出用第（2）問中直接測量的物理量符號所表示的W_f的表達式：______．

Answer 1

設到達底端的速度為v，根據動能定理得，mgH+W_f=

1

2

mv2-0．解得Wf=

1

2

mv2-mgH．
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量．通過平拋運動的規律求出物體離開斜面的速度．
設桌面的高度為h，小球的水平位移為s，根據h=

1

2

gt2得，t=

2h g

，則離開的初速度v=s

g 2h

．
則摩擦力做功 Wf=

mgs2

4h

-mgH．
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，小鐵塊質量m．
需要的測量工具為：天平、直尺、重錘線、白紙和復寫紙．
故答案為：（1）天平、直尺、重錘線、白紙和復寫紙  
（2）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，小鐵塊質量m．                  
（3）Wf=

mgs2

4h

-mgH．