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如图甲所示,水平桌面上固定有一位于竖直平面内的弧形轨道A,其下端的切线是水平的,轨道的厚度可忽略不计.将小铁块B从轨道的固定挡板处由静止释放,小铁块沿轨道下滑,最终
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如图甲所示,水平桌面上固定有一位于竖直平面内的弧形轨道A,其下端的切线是水平的,轨道的厚度可忽略不计.将小铁块B从轨道的固定挡板处由静止释放,小铁块沿轨道下滑,最终落到水平地面上.若测得轨道末端距离水平地面的高度为h,小铁块从轨道飞出到落地的水平位移为x,已知当地的重力加速度为g. (1)小铁块从轨道末端飞出时的速度v=______. (2)若轨道A粗糙,现提供的实验测量工具只有天平和直尺,为求小铁块下滑过程中克服摩擦力所做的功,在已测得h和x后,还需要测量的物理量有______(简要说明实验中所要测的物理量,并用字母表示).小铁块下滑过程中克服摩擦力所做功的表达式为W=______.(用已知条件及所测物理量的符号表示) (3)若在竖直木板上固定一张坐标纸(如图乙所示),并建立直角坐标系xOy,使坐标原点O与轨道槽口末端重合,y轴与重垂线重合,x轴水平.实验中使小铁块每次都从固定挡板处由静止释放并沿轨道水平抛出.依次下移水平挡板的位置,分别得到小铁块在水平挡板上的多个落点,在坐标纸上标出相应的点迹,再用平滑曲线将这些点迹连成小铁块的运动轨迹.在轨迹上取一些点得到相应的坐标(x 1 、y 1 )、(x 2 、y 2 )、(x 3 、y 3 )…,利用这些数据,在以y为纵轴、x为横轴的平面直角坐标系中做出y-x 2 的图线,可得到一条过原点的直线,测得该直线的斜率为k,则小铁块从轨道末端飞出的速度v=______.(用字母k、g表示) |
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答案和解析
(1)在竖直方向 由h=
在水平方向 v=
(2)还需要测量的物理量有小铁块沿轨道下滑的高度H和小铁块的质量m. 因为根据功能关系得 小铁块下滑过程中克服摩擦力所做功W=mgH-
(3)由x=vt、y=
轨迹方程为y=
则y-x 2 的图线是过原点的直线,其斜率k=
故v=
故本题答案是: (1)x
(2)小铁块沿轨道下滑的高度H和小铁块的质量m;mgH-
(3)
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