1、命题点3与牛顿运动定律相关的计算型实验5.测动摩擦因数/2024湖北“宜荆荆恩”起点考试某实验小组用如图甲所示的装置测量物块与长木板间的动摩擦因数.左端有光滑轻质定滑轮的木板水平固定在桌面上，木板上安装的两个光电门1、2中心间距离L0.250m，绕过定滑轮的细线一端连在装有遮光片的物块上，连接物块的细线与木板平行，另一端吊着装有沙的沙桶，先将物块固定在木板右侧.已知物块和遮光片的总质量为0.5kg，当地重力加速度g10m/s2.图甲图乙（1）用游标卡尺测出遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度d5.45mm.（2）释放物块，物块上的遮光片通过光电门1、2时的遮光时间分别为t11.09102s、
2、t25.45103s，物块运动的加速度a1.5m/s2.（结果保留2位有效数字）（3）若沙桶和沙的总质量为0.2kg，物块与长木板间的动摩擦因数0.19.（结果保留2位有效数字）解析（1）根据图乙可知该游标卡尺为20分度的游标卡尺，分度值为120mm0.05mm，则结合游标卡尺的读数规则可知遮光片的宽度为d5mm0.059mm5.45mm.（2）由于遮光片的遮光时间很短，所以遮光片通过光电门的平均速度近似等于物块经过光电门中心时的瞬时速度，则物块经过光电门1中心时的速度大小为v1dt15.45103m1.09102s0.5m/s，经过光电门2中心时的速度大小为v2dt25.45103m5.45
3、103s1m/s，又物块做匀加速直线运动，则由运动学公式有av22v122L10.2520.250m/s21.5m/s2.（3）设细线的拉力大小为F，则对物块和遮光片由牛顿第二定律有Fm物遮gm物遮a，对沙桶和沙由牛顿第二定律有m桶沙gFm桶沙a，联立可得m桶沙gm物遮g（m物遮m桶沙）a，代入数据解得0.19.6.测重力加速度某研究性学习小组采用如图甲所示的装置测量重力加速度g.提供的器材有：气垫导轨（总长度为L）、滑块（总质量为m，装有宽度为d的遮光板）、光电门两只（接数字计时器）、垫块若干、米尺.在一次实验中，测出导轨顶端距水平面的高度为h，两光电门间的距离为s.打开气泵，让滑块从导轨顶
4、端由静止开始向下运动，读出遮光板从光电门1到达光电门2所用的时间t.（1）使用游标卡尺测量遮光板的宽度d如图乙所示，则遮光板的宽度d0.510cm.（2）保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，测量两个光电门之间的距离s并记录对应的时间t，根据实验数据作出stt图像如图丙所示，若图中直线的斜率为k，根据图像得出重力加速度g2kLh（用题目中所给的符号表示）.（3）若滑块与导轨间还有较小的大小为Ff的摩擦力，则重力加速度测量结果表达式修正为g（2kFfm）Lh（用题目中所给的符号表示）.解析（1）主尺读数为5mm，游标尺读数为0.052mm0.10mm，所以读数为5mm0.10mm5.10mm0.510cm，即遮光板的宽度为d0.510cm.（2）设遮光板经过光电门1的速度为v，根据运动学公式有svt12at2，整理有stv12at，又mgsinma，由几何关系有sinhL，所以有stvh2Lgt，结合题意有kh2Lg，解得g2kLh.（3）若滑块与导轨间存在摩擦力Ff，对滑块受力分析有mgsinFfma，解得agsinFfmghLFfm，所以stv12（ghLFfm）t，即k12（ghLFfm），解得g（2kFfm）Lh.
