Bài 18 Lực ma sát A/ Câu hỏi đầu bài Câu hỏi trang 72 SGK Vật Lí 10 Điều gì ngăn cản thùng hàng (Hình a), khiến nó không thể di chuyển? Tại sao lực đẩy tăng lên (Hình b) mà vẫn không làm cho thùng hàn[.]
Bài 18 Lực ma sát A/ Câu hỏi đầu Câu hỏi trang 72 SGK Vật Lí 10: Điều ngăn cản thùng hàng (Hình a), khiến khơng thể di chuyển? Tại lực đẩy tăng lên (Hình b) mà khơng làm cho thùng hàng di chuyển? Có cách làm cho thùng hàng di chuyển dễ dàng không? Trả lời: - Lực ma sát ngăn cản chuyển động thùng hàng (Hình a) khiến di chuyển - Khi lực đẩy tăng lên (Hình b) mà thùng hàng khơng di chuyển lực đẩy chưa thắng lực ma sát - Để di chuyển thùng hàng dễ dàng hơn, ta đặt thùng hàng lên xe lăn đẩy B/ Câu hỏi I Lực ma sát nghỉ Câu hỏi trang 72 SGK Vật Lí 10: Điều sau khơng nói lực ma sát nghỉ? A Lực ma sát nghỉ xuất bề mặt tiếp xúc hai vật B Lực ma sát nghỉ giữ cho điểm tiếp xúc vật không trượt bề mặt C Một vật đứng n mặt phẳng nghiêng mà khơng cần đến lực ma sát nghỉ D Một vật đứng yên mặt phẳng ngang mà không cần đến lực ma sát nghỉ Trả lời: A, B – theo định nghĩa lực ma sát nghỉ C – sai Vì khơng có lực ma sát nghỉ, vật đứng mặt phẳng nghiêng bị trượt xuống phía D – Vì vật đứng yên hợp lực tác dụng vào vật Câu hỏi trang 72 SGK Vật Lí 10: Các tình sau liên quan đến loại lực ma sát nào? a) Xoa hai bàn tay vào b) Đặt vali lên băng chuyền chuyển động sân bay Trả lời: a) Khi xoa hai bàn tay vào nhau, hai lòng bàn tay trượt lên nên ta có lực ma sát trượt b) Khi đặt vali lên băng chuyền chuyển động sân bay, ta thấy vali nằm yên băng chuyền Đó lực ma sát nghỉ tác dụng lên bề mặt tiếp xúc vali băng chuyền, ngăn cho vali không chuyển động bề mặt băng chuyền Hoạt động trang 73 SGK Vật Lí 10: Quan sát Hình 18.2 thảo luận tình sau: Đặt bàn vật nặng có dạng hình hộp - Lúc đầu ta đẩy vật lực có cường độ nhỏ, vật khơng chuyển động (Hình 18.2a) Lực ngăn không cho vật chuyển động? - Tăng lực đẩy đến lớn giá trị F0 (Hình 18.2b) vật bắt đầu trượt Điều chứng tỏ điều gì? - Khi vật trượt, ta cần đẩy vật lực nhỏ giá trị F0 trì chuyển động trượt vật (Hình 18.2c) Điều chứng tỏ điều gì? Trả lời: - Lúc đầu ta đẩy vật lực nhỏ, vật khơng chuyển động (Hình 18.2a) Lực ma sát nghỉ vật mặt bàn ngăn không cho vật chuyển động - Tăng lực đẩy đến lớn giá trị F0 (Hình 18.2b) vật bắt đầu trượt Điều chứng tỏ lực đẩy lúc thắng lực ma sát nghỉ - Khi vật trượt, lúc khơng cịn lực ma sát nghỉ mà có lực ma sát trượt tác dụng lên vật Ta cần đẩy vật lực nhỏ giá trị F0 trì chuyển động trượt vật (Hình 18.2c) Điều chứng tỏ lực ma sát trượt có độ lớn nhỏ lực ma sát nghỉ Bên cạnh xe lúc có qn tính, nên có xu hướng bảo tồn trạng thái chuyển động nên cần lực nhỏ F0 làm xe chuyển động II Lực ma sát trượt Đặc điểm lực ma sát trượt Hoạt động trang 73 SGK Vật Lí 10: Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu tình trạng bề mặt tiếp xúc, khơng phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), khối gỗ hình hộp chữ nhật, bề mặt: gỗ, giấy Tiến hành: Đặt mặt có diện tích lớn khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc - Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang - Móc khối gỗ vào lực kế, kéo mặt tiếp xúc (mặt gỗ, mặt tờ giấy) theo phương nằm ngang để chúng trượt khối gỗ (Hình 18.4) - Ghi số lực kế vào Bảng 18.1 Lấy giá trị trung bình số lực kế làm độ lớn lực ma sát trượt Đặt mặt có diện tích nhỏ khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc lặp lại thí nghiệm Thảo luận phân tích: a) Nêu lực tác dụng lên khối gỗ mặt tiếp xúc bên kéo trượt Tại số lực kế độ lớn lực ma sát trượt? b) Sắp xếp thứ tự theo mức tăng dần lực ma sát bề mặt c) Điều xảy độ lớn lực ma sát trượt diện tích tiếp xúc thay đổi, vật liệu tình trạng bề mặt tiếp xúc thay đổi? Thí nghiệm 2: Mối liên hệ độ lớn lực ma sát trượt với độ lớn áp lực lên bề mặt tiếp xúc Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), ba khối gỗ hình hộp chữ nhật giống nhau, mặt tiếp xúc: gỗ Tiến hành: - Đo trọng lượng khối gỗ lực kế Ghi vào Bảng 18.2 (Áp lực khối gỗ lên mặt tiếp xúc nằm ngang có độ lớn trọng lượng khối gỗ) - Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang - Móc khối gỗ vào lực kế, kéo mặt tiếp xúc (mặt gỗ) theo phương nằm ngang để trượt khối gỗ Ghi lại số lực kế lần thí nghiệm vào Bảng 18.2 Lấy giá trị trung bình kết đo - Lần lượt đặt thêm 1, khối gỗ lên khối gỗ lặp lại bước Thảo luận phân tích: a) Điều xảy độ lớn lực ma sát trượt tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc? b) Vẽ đồ thị cho thấy thay đổi độ lớn lực ma sát trượt tăng dần độ lớn áp lực c) Nêu kết luận đặc điểm lực ma sát trượt Trả lời: Số liệu tham khảo Thí nghiệm 1: Đặt mặt có diện tích lớn khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc Bảng 18.1 Độ lớn lực ma sát trượt (N) Bề mặt tiếp xúc Lần Lần Lần Trung bình Mặt gỗ 0,24 0,25 0,23 0,24 + 0,25 + 0,23 = 0,24 Mặt giấy 0,18 0,19 0,16 0,18 + 0,19 + 0,16 = 0,177 Đặt mặt có diện tích nhỏ khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc lặp lại thí nghiệm Bảng 18.1 Độ lớn lực ma sát trượt (N) Bề mặt tiếp xúc Lần Lần Lần Trung bình Mặt gỗ 0,24 0,25 0,23 0,24 + 0,25 + 0,23 = 0,24 Mặt giấy 0,18 0,19 0,16 0,18 + 0,19 + 0,16 = 0,177 Thảo luận phân tích: a Các lực tác dụng lên khối gỗ mặt tiếp xúc bên kéo trượt gồm có: Lực kéo lực kế Fk , lực ma sát trượt Fmst , trọng lực P phản lực N mặt tiếp xúc lên khối gỗ Vì khối gỗ chuyển động có gia tốc nên hợp lực tác dụng vào vật Ta có Fk + Fmst + P + N = Chiếu phương trình (1) lên phương chuyển (1) động vật ta có: Fk − Fmst = Fmst = Fk Vậy số lực kế độ lớn lực ma sát b Lực ma sát mặt giấy nhỏ lực ma sát mặt gỗ c - Khi diện tích tiếp xúc thay đổi ta thấy độ lớn lực ma sát trượt không thay đổi - Khi vật liệu tình trạng bề mặt tiếp xúc thay đổi ta thấy độ lớn lực ma sát trượt thay đổi Độ lớn lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu tình trạng bề mặt tiếp xúc, khơng phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc Thí nghiệm 2: Bảng 18.2 Độ lớn lực ma sát trượt (N) Áp lực khối gỗ (N) Lần Lần Lần Trung bình khối gỗ: 0,5 N 0,24 0,25 0,23 0,24 + 0,25 + 0,23 = 0,24 khối gỗ: N 0,48 0,46 0,49 0,48 + 0,46 + 0,49 = 0,48 3 khối gỗ: 1,5 N 0,72 0,74 0,71 0,72 + 0,74 + 0,71 = 0,72 Thảo luận phân tích: a) Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc độ lớn lực ma sát trượt tăng b) Vẽ đồ thị: c) Kết luận đặc điểm lực ma sát trượt: - Lực ma sát trượt xuất vật trượt bề mặt vật khác - Độ lớn lực ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu tình trạng bề mặt tiếp xúc, khơng phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc - Độ lớn lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với áp lực vật Công thức lực ma sát trượt III Bài tập ví dụ Câu hỏi trang 75 SGK Vật Lí 10: Các lực tác dụng lên xe chở hàng quy ước vẽ trọng tâm xe (Hình 18.5): a) Các lực có tên gọi gì? b) Hãy cặp lực cân Trả lời: a) Các lực tác dụng lên xe: - F A : Lực kéo xe chở hàng - F B : Trọng lực xe chở hàng - F C : Lực ma sát - F D : Phản lực mặt đất b) Các cặp lực cân bằng: F A F C ; F B F D Câu hỏi trang 75 SGK Vật Lí 10: Để đẩy tủ, cần tác dụng lực theo phương nằm ngang có giá trị tối thiểu 300 N để thắng lực ma sát nghỉ Nếu người kéo tủ với lực 35 N người đẩy tủ với lực 260 N, làm dịch chuyển tủ khơng? Biểu diễn lực tác dụng lên tủ Trả lời: - Hợp lực lực kéo Fk lực đẩy Fd tác dụng lên tủ F có độ lớn: F = Fđ + Fk = 260 + 35 = 295 N < 300 N Ta thấy hợp hai lực lực kéo lực đẩy tác dụng lên tủ nhỏ lực tối thiểu để thắng lực ma sát nghỉ nên tủ không dịch chuyển - Các lực tác dụng lên tủ biểu diễn trọng tâm tủ sau: IV Lực ma sát đời sống Câu hỏi trang 76 SGK Vật Lí 10: Nêu vai trị lực ma sát tình sau: a) Người di chuyển đường b) Vận động viên thể dục dụng cụ xoa phấn vào lòng bàn tay trước nâng tạ Trả lời: a) Khi người di chuyển đường, lực chân tác dụng lên mặt đường phía sau, lực ma sát nghỉ tác dụng trở lại đẩy người chuyển động lên phía trước b) Loại bột trắng mà vận động viên thoa vào lịng bàn tay có tác dụng hút ẩm, thấm mồ hôi, tăng ma sát để tay tiếp xúc với vật, để vận động viên thực thao tác xác Hoạt động trang 76 SGK Vật Lí 10: Thảo luận để làm sáng tỏ vấn đề sau đây: - Trong thực tế, có số trường hợp lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động, có trường hợp lực ma sát thúc đẩy chuyển động - Vai trò ma sát lĩnh vực thể thao Trả lời: Lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động + VD1: Khi hãm phanh (thắng), phận hãm (thắng) áp sát vào bề mặt vành bánh xe chuyển động Lực ma sát sinh má phanh vành bánh xe làm cho quay chậm lại, cản trở quay bánh xe Khi xuất trượt mặt đường, lực ma sát trượt mặt đường tác dụng làm xe chậm dừng lại hẳn + VD2: Nhờ có ma sát nghỉ cản trở vật chuyển động xuống mặt phẳng nghiêng mà ta sử dụng hệ thống băng chuyền (mặt phẳng nghiêng) để đưa vật từ nơi đến nơi khác Lực ma sát thúc đẩy chuyển động - VD1: Ở vĩ cầm (đàn violon), cọ xát cần kéo dây đàn chúng xuất lực ma sát trượt làm dây đàn dao động phát âm - VD2: Rãnh, gai vỏ lốp xe giúp tăng ma sát bánh xe mặt đường khiến xe chuyển động dễ dàng phía trước Vai trò ma sát lĩnh vực thể thao Lực ma sát có vai trị quan trọng thể thao Nhờ có lực ma sát mà VĐV cầm, nắm dụng cụ, giúp cho việc thực động tác chuẩn xác Hoạt động trang 76 SGK Vật Lí 10: Nêu số cách làm giảm ma sát đời sống kĩ thuật Trả lời: Một số cách làm giảm ma sát đời sống kĩ thuật: - Làm nhẵn bề mặt vật - Giảm trọng lượng vật lên bề mặt - Chuyển lực ma sát trượt thành lực ma sát lăn - Thay đổi vật liệu mặt tiếp xúc - Tra dầu vào xích xe Em trang 76 SGK Vật Lí 10: Thuyết trình lợi ích, tác hại ma sát an tồn giao thơng đường Trả lời: - Lợi ích ma sát an tồn giao thơng đường bộ: + Nhờ có lực ma sát mà người đi lại đường khơng bị trơn trượt, ngã + Nhờ có lực ma sát mà người xe lại đường khơng bị trượt, đổ + Nhờ có lực ma sát mà tàu hỏa chạy khơng bị trượt khỏi đường ray + Khi xe dừng đỗ dốc, lực ma sát góp phần giữ cho xe không bị trượt dốc - Tác hại ma sát an tồn giao thơng đường + Lực ma sát làm người đi lại đường bị mòn đế giày dép + Lực ma sát làm mòn lốp xe, ổ bi,… ... 73 SGK Vật Lí 10: Quan sát Hình 18.2 thảo luận tình sau: Đặt bàn vật nặng có dạng hình hộp - Lúc đầu ta đẩy vật lực có cường độ nhỏ, vật khơng chuyển động (Hình 18.2a) Lực ngăn khơng cho vật. .. ma sát nghỉ, vật đứng mặt phẳng nghiêng bị trượt xuống phía D – Vì vật đứng yên hợp lực tác dụng vào vật Câu hỏi trang 72 SGK Vật Lí 10: Các tình sau liên quan đến loại lực ma sát nào? a) Xoa hai... tiếp xúc - Độ lớn lực ma sát trượt tỉ lệ thuận với áp lực vật Công thức lực ma sát trượt III Bài tập ví dụ Câu hỏi trang 75 SGK Vật Lí 10: Các lực tác dụng lên xe chở hàng quy ước vẽ trọng tâm