I．光电计时器是一种研究物体运动的常用计时器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时

题文

（2008•镇江模拟）I．光电计时器是一种研究物体运动的常用计时器，其结构如图甲所示，a、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从 a、b 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．



利用图乙所示装置测定正方体小铁块和由长木板制成的斜面体（包括水平部分，斜面与水平面之间有一小段圆弧连接，长度忽略不计，水平部分足够长，重力加速度为g）间的动摩擦因数μ．
（1）用20个等分刻度的游标卡尺测定小铁块的边长出______mm．（ 如图丙所示）
（2）将斜面体置于水平桌面上，斜面顶端 P 悬挂一铅垂线，Q 为锥尖与桌面的接触点，1和 2 是固定在斜面上的两个光电门（与之连接的电路未画出），让小铁块由P点沿斜面滑下，小铁块通过光电门 1、2 的时间分别为△t₁、△t₂，用米尺测得 l、2 之间的距离为 L（L＞＞d），则小铁块下滑过程中的加速度 a=______；再利用米尺测出______、______，就可以测得动摩擦因数 μ．
（3）若光电计时器出现故障不能使用，现只利用米尺测定动摩擦因数 μ，请写出实验方案：______测得的动摩擦因数μ=______．（用测定的物理量所对应的字母表示）

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）游标卡尺主尺读数为20mm，游标读数为0.05×4=0.20mm，所以最终读数为20.20mm．
（2）铁块通过光电门1时的速度为：v₁=d△t1，通过光电门2时的速度为：v₂=d△t2
根据速度和位移关系式v2-v20=2ax得
小铁块下滑过程中的加速度 a=(d△t2)2-(d△t1)22L=d2(△t21-△t22)2L△t21△t22，
小铁块下滑过程中受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律得：
a=F合m=gsinθ-μgcosθ  θ为斜面倾角．
μ=gsinθ-acosθ
所以再利用米尺测出斜面的高H，斜面的长S，就可以测得动摩擦因数 μ．
（3）实验方案：让小铁块由顶端从静止滑下，滑至水平板上的C点停下，测出顶端的高度h和小铁块在整个过程中的水平位移l
运用动能定理研究小铁块由顶端从静止滑下，滑至水平板上的C点停下，
mgh-μmgcosθ•L-μmgL′=0-0=0，L为斜面的长度，L′为在水平面上滑行的距离．
μ=hLcosθ+L′
Lcosθ为斜面在水平方向的长度，所以l=Lcosθ+L′为小铁块在整个过程中的水平位移．
即μ=hl
故答案为：（1）20.20
（2）d2(△t21-△t22)2L△t21△t22   斜面的高H，斜面的长S，
（3）实验方案：让小铁块由顶端从静止滑下，滑至水平板上的C点停下，测出顶端的高度h和小铁块在整个过程中的水平位移l，hl

解析

d△t1

考点

据考高分专家说，试题“（2008•镇江模拟）I．光电计时器是一.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。

滑动摩擦力、动摩擦因数

滑动摩擦力的概念：
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时，受到的阻碍相对运动的力，叫滑动摩擦力。

滑动摩擦力产生条件：
①接触面粗糙；
②相互接触的物体间有弹力；
③接触面间有相对运动。
说明：三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解。

滑动摩擦力的方向：

总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同，可能与运动方向相反，可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小：

滑动摩擦力跟压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式：F=μF_N （F表示滑动摩擦力大小，F_N表示正压力的大小，μ叫动摩擦因数）。
①F_N表示两物体表面间的压力，性质上属于弹力，不是重力，更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定；
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关，无单位，而且永远小于1；
③滑动摩擦力大小，与相对运动的速度大小无关。 
滑动摩擦力的作用效果：

总是阻碍物体间的相对运动，但并不总是阻碍物体的运动，可能是动力，也可能是阻力。

静摩擦力和滑动摩擦力：

摩擦力大小的计算方法: