CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG CỦA LỰC MA SÁT

Phân bố kiến thức vật lý và nội dung trong chuyên đề “ Ứng dụng của lực ma sát” LỰC MA SÁT Giáo dục tư tưởng - Lực ma sát xuất hiện khi có sự cọ xát giữa hai mặt tiếp xúc.. Kỹ năng - Vậ

TIẾT 24: CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG CỦA LỰC MA SÁT

I Phân bố kiến thức vật lý và nội dung trong chuyên đề “ Ứng dụng của lực ma sát”

LỰC MA SÁT Giáo dục tư tưởng

- Lực ma sát xuất hiện khi có sự

cọ xát giữa hai mặt tiếp xúc.

- Phụ thuộc vào áp lực của vật

lên mặt tiếp xúc và tính chất mặt

tiếp xúc.

- Lực ma sát xuất hiện khi có sự

cọ xát giữa hai mặt tiếp xúc.

- Phụ thuộc vào áp lực của vật

lên mặt tiếp xúc và tính chất mặt

tiếp xúc.

- Có xu hướng cản trở chuyển động.

- Bào mòn bề mặt tiếp xúc.

- Đóng vai trò lực phát động trong một số trường hợp.

- Có xu hướng cản trở chuyển động.

- Bào mòn bề mặt tiếp xúc.

- Đóng vai trò lực phát động trong một số trường hợp.

Lực ma sát trượt

Lực ma sát lăn Lực ma sát nghỉ

- Giáo dục tiết kiệm năng lượng

- Giáo dục kỹ thuật tổng hợp

- Giáo dục hướng nghiệp

- Giáo dục an toàn giao thông -Giáo dục môi trường

-Đóng vai trò lực

phát động.

-Giúp cầm nắm các

v t ậ

-Đóng vai trò lực

phát động.

-Giúp cầm nắm các

v t ậ

- Xuất hiện khi vật có xu

hướng chuyển động

nhưng chưa chuyển

động.

-Có độ lớn tăng từ 0

đến F M =µ n N

- Xuất hiện khi vật có xu

hướng chuyển động

nhưng chưa chuyển

động.

-Có độ lớn tăng từ 0

đến F M =µ n N

- Xuất hiện khi vật này trượt trên bề mặt vật khác.

- Có độ lớn không đổi Fmst=µ

t N

- Xuất hiện khi vật này trượt trên bề mặt vật khác.

- Có độ lớn không đổi Fmst=µ t N

- Xuất hiện khi vật này trượt trên bề mặt vật khác.

µ l < µ t < µ n <1

- Xuất hiện khi vật này trượt trên bề mặt vật khác.

µ l < µ t < µ n <1

Chuyển từ ổ trượt sang

ổ lăn.

Chuyển từ ổ trượt sang

ổ lăn.

-Giúp vật giảm tốc độ

để dừng lại.

-Giúp vật giảm tốc độ

để dừng lại.

- Lực phát động

- Băng chuyền

- Kéo co

- Cua xe an toàn

- Lực phát động

- Băng chuyền

- Kéo co

- Cua xe an toàn

- Chuyển động của ổ bi

- Các khía của lốp xe

- Chuyển động của ổ bi

- Các khía của lốp xe

-Má phanh xe, -Máy mài nhẵn, đánh bóng

- Bơm lốp xe đúng cách -Tàu đệm từ

-Má phanh xe, -Máy mài nhẵn, đánh bóng

- Bơm lốp xe đúng cách -Tàu đệm từ

GD kỹ năng thực hành,

kỹ năng giao tiếp.

GD kỹ năng thực hành,

kỹ năng giao tiếp.

II Tiến trình giảng dạy chuyên đề “ Ứng dụng của lực ma sát”

1.3 MỤC TIÊU

1.3.1 Kiến thức

III MỤC TIÊU

3.1 Kiến thức

- Hệ thống lại các kiến thức của lực ma sát (trượt, nghỉ, lăn)

- Nêu được một số cách làm giảm hoặc tăng ma sát từ đó tích hợp giáo dục tiết kiệm năng lượng cho HS

3.2 Kỹ năng

- Vận dụng được công thức của lực ma sát trượt để giải các bài tập tương tự như ở bài học, trên cơ sở đó tích hợp giáo dục ý thức và cách thức thực hiện an toàn giao thông

Hoạt động dạy học 3

Hoạt động dạy học 3 -Hệ thống hoá, bổ sung kiến thức.- Kiểm tra đánh giá

-Hệ thống hoá, bổ sung kiến thức

- Kiểm tra đánh giá

Hoạt động

dạy học 1

Hoạt động

dạy học 1 GV hệ thống kiến thức vật lý và kiến thức tích hợp

GV hệ thống kiến thức vật

lý và kiến thức tích hợp

I Lực ma sát trượt

II Lực ma sát lăn

III.Lực ma sát nghỉ

III.Lực ma sát nghỉ

- Giáo dục tư

tưởng

- GD kỹ năng

năng thực

hành, kỹ năng

giao tiếp

- Giáo dục tiết

kiệm năng lượng

- Giáo dục kỹ

thuật tổng hợp

- Giáo dục hướng

nghiệp

IV.Vai trò của lực

ma sát

IV.Vai trò của lực

ma sát

Hoạt động dạy học 2

Hoạt động dạy học 2 HS thuyết trình mở rộng nội dung bài bọc.HS thuyết trình mở rộng nội dung bài bọc.

HS chủ đạo

1.Tìm hiểu về máy mài nhẵn, máy đánh bóng; hoạt động của băng chuyền trong công nghiệp,

1.Tìm hiểu về máy mài nhẵn, máy đánh bóng; hoạt động của băng chuyền trong công nghiệp,

Giáo viên hướng dẫn HS thực hiện

2 Cách bơm lốp xe để tiết kiệm năng lượng Tàu đệm từ chuyển động với tốc độ rất lớn

2 Cách bơm lốp xe để tiết kiệm năng lượng Tàu đệm từ chuyển động với tốc độ rất lớn

3 Tham gia giao thông với tốc độ không nhỏ khi vào cua

3 Tham gia giao thông với tốc độ không nhỏ khi vào cua

4 Bí quyết kéo co giành chiến thắng

4 Bí quyết kéo co giành chiến thắng

- Giải thích được vai trò của lực ma sát nghỉ đối với việc đi lại của người, động vật và xe cộ -Tích hợp giáo dục kĩ thuật tổng hợp thông qua hoạt động của một số loại máy móc như: máy mài, máy đánh bóng

- Vận dụng sự phụ thuộc của lực ma sát vào áp lực của vật lên mặt tiếp xúc và tính chất bề mặt tiếp xúc để để tăng lực ma sát nghỉ trong thực tế khi cần thiết, tích hợp giáo dục an toàn giao thông

3.3 Thái độ:

- Có ý thức tham gia giao thông an toàn, ý thức sử dụng năng lượng tiết kiệm

- Hình thành thế giới quan khoa học cho học sinh: nhận thức được 2 mặt của 1 vấn đề "Lực

ma sát vừa có ích vừa có hại"

3.4 Chuẩn bị

a Giáo viên

- Chuẩn bị các hình ảnh, các đoạn video về ứng dụng của lực ma sát trong công nghiệp

và trong đời sống

- Chuẩn bị các nội dung tích hợp:

TƯ LIỆU TÍCH HỢP

1 Ma sát trượt: que diêm cháy được nhờ lực ma sát trượt, khi bóp phanh, lực ma sát

trượt giữa má phanh và vành xe là lực hãm giúp xe giảm tốc độ

-Xét trường hợp một trục máy đang quay trong một ổ đỡ trục trượt Ma sát sinh ra ở ổ trục là ma sát trượt Muốn duy trì chuyển động quay đó thì ma sát trượt là có hại, phải làm giảm nó bằng cách bôi trơn

- Ta xét một trường hợp khác, xe đạp đang chạy mà muốn dừng lại, ta phải bóp phanh Lực ma sát trượt xuất hiện ở chỗ bánh xe tiếp xúc với mặt đường đã hãm chuyển động của xe Ở đây ma sát trượt là có ích Ma sát trượt lại có ích trong các máy mài, trong gia công làm bóng, nhẵn các bề mặt kim loại

2.Ma sát lăn

Ma sát lăn nói chung là có hại và phải tìm cách giảm tới mức tối đa, chẳng hạn

như phải cải tiến, thay ổ đỡ trục trượt bằng ổ đỡ trục có bi để giảm hao phí năng lượng.

3.Ma sát nghỉ

Không có ma sát nghỉ thì ta không thể cầm được đồ vật bằng tay Nhờ có ma sát nghỉ mà dây cuaroa truyền được chuyển động làm quay được các bánh xe trong máy móc Cũng nhờ nó mà người ta chuyển được các vật từ nơi này đến nơi khác bằng băng truyền

Có điều ta không ngờ tới là trong nhiều trường hợp lực ma sát nghỉ lại đóng vai trò lực phát động làm cho các vật chuyển động

4 Các nội dung khác:

Nếu như không có ma sát?

Nhờ có ma sát mà ta có thể ngồi, đi lại và làm việc được

dễ dàng; nhờ nó mà sách vở bút mực nằm yên trên mặt bàn, mà cái bàn không bị trượt trên sàn nhà, mặc dù người

ta không đặt nó vào sát tường, và quản bút không tuột ra khỏi các ngón tay

Ma sát là một hiện tượng phổ biến đến nỗi chúng ta ít khi

để ý tới tác dụng hữu ích của nó, mà thường cho nó là một hiện tượng tự nhiên phải thế

Nhờ ma sát mà các vật thêm vững vàng Người thợ mộc ghép sàn nhà cho phẳng để khi người ta đặt bàn ghế ở đâu

là chúng đứng yên ở đấy Cốc, đĩa, thìa đặt trên bàn ăn đều được nằm yên mà ta không cần phải quan tâm đặc biệt đến chúng, nếu như không gặp trường hợp có sự chòng chành bất thường như trên tàu thuỷ

Thử tưởng tượng rằng có thể trừ bỏ được ma sát hoàn toàn thì sẽ không có một vật thể nào, dù là to như một tảng đá hay nhỏ như một hạt cát có thể tựa vững lên nhau được Tất cả sẽ bị trượt đi và lăn mãi cho đến khi chúng đạt tới một vị trí thật thăng bằng đối

Nhờ có ma sát mà mọi vật ở

yên chỗ của nó.

với nhau mới thôi Nếu như không có ma sát thì trái đất của chúng ta sẽ thành một quả cầu nhẵn nhụi giống như một quả cầu bằng nước

Có thể nói thêm rằng nếu không có ma sát thì các đinh ốc sẽ rơi tuột ra khỏi tường, chẳng đồ vật nào giữ chặt được ở trong tay, chẳng cơn lốc nào dứt nổi, chẳng âm thanh nào tắt mà sẽ vang mãi thành một tiếng vọng bất tận, vì đã phản xạ không chút yếu đi vào các bức tường Mỗi lần đi trên băng, ta lại có một bài học cụ thể để củng cố lòng tin của mình vào tầm quan trọng đặc biệt của ma sát Đi trên đường phố có băng phủ hay trên đường đất thịt sau khi trời mưa, ta cảm thấy mình thật bất lực và lúc nào cũng như muốn ngã

Tuy nhiên, trong kỹ thuật người ta có thể lợi dụng sự ma sát rất bé để phục vụ những việc có ích Chẳng hạn những chiếc xe trượt trên mặt băng, hay những con đường băng dùng để vận chuyển gỗ từ chỗ khai thác đến chỗ đặt đường sắt, hoặc đến những bến sông

để thả bè Trên những đường “ray” băng trơn nhẵn, hai con ngựa đã kéo nổi 70 tấn gỗ

Ma sát của lốp xe hơi

Các lốp xe ảnh hưởng đến sự an toàn của bạn đến mức nào khi bạn lái xe trên xa lộ? Yếu tố nào ngăn cho xe khỏi bị trượt và cho phép bạn kiểm soát xe khi bạn cua xe hay dừng lại? Ma sát làm được gì ở đây?

Bề mặt lốp xe đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo ma sát hay chống trượt Trong điều kiện khô ráo, một lốp xe nhẵn sẽ tạo lực đẩy lớn hơn Vì vậy, lốp xe dùng cho xe đua trên các đường đua có bề mặt nhẵn không có khía

Rủi thay, một lốp xe nhẵn tạo ra rất ít ma sát khi đường ướt bởi vì sự ma sát bị giảm đáng kể do có lớp nước rất mỏng bôi trơn giữa mặt đường và lốp xe Lốp xe có bề mặt nhiều khía sẽ tạo nên các rãnh cho nước bị ép thoát ra được và cho phép lốp xe tiếp xúc trực tiếp với mặt đường Một lốp xe có khía có hệ số ma sát khô và ướt là khoảng 0,7 và 0,4 Giá trị này nằm giữa khoảng giá trị rất lớn khi khô (0,9) và rất nhỏ khi ướt (0,1) đối với lốp xe nhẵn

Lý thuyết ma sát cổ điển cần được sửa đổi cho lốp xe bởi vì cấu trúc mềm dẻo của chúng và độ dãn của cao su Thay vì chỉ phụ thuộc hệ số ma sát giữa bề mặt đường và lốp xe (hệ số này quyết định bởi bản chất của mặt đường và cao su của lốp xe) Khả năng dừng tối đa cũng còn phụ thuôc vào độ bền của lốp xe với lực xé rách khi xe thắng gấp Khi xe thắng gấp trên đường khô, lực ma sát tạo ra có thể lớn hơn sức bền của bề mặt lốp xe Kết quả là thay vì chỉ bị trượt trên đường, cao su có thể bị xé rách Rõ ràng

độ bền chống lại xé rách sẽ phụ thuộc vào lớp bố cũng như hình dạng các khía

Trọng lượng của xe được phân bố không đều trên diện tích tiếp xúc với mặt đường, tạo các vùng áp suất cao thấp khác nhau (giống như khi bạn đi bộ bằng dép mỏng trên sỏi)

Độ bền chống xé rách sẽ lớn hơn ở vùng có áp suất cao hơn.

Hơn nữa, kích thước của diện tích tiếp xúc là rất quan trọng bởi vì lực đẩy là động hơn

là tĩnh tức là nó thay đổi khi bánh xe lăn Diện tích tiếp xúc càng lớn, lực đẩy càng lớn

Do đó, với cùng tải và trên cùng bề mặt khô, lốp xe rộng hơn sẽ có lực đẩy tốt hơn, làm

xe có khả năng dừng tốt hơn

Khi bạn đi mua lốp xe, hãy suy nghĩ về điều kiện thời tiết và chất lượng mặt đường, cũng như vận tốc bạn lái xe Nếu bạn lái xe trên đường tốt, bạn chỉ cần lốp xe có khía vừa phải Nếu bạn lái xe trên đường bùn hay tuyết, bạn cần lốp xe thiết kế cho các điều kiện này

Xe đua chạy trên đường siêu tốc được trang bị lốp rộng, nhẵn gọi là “lốp tăng tốc” Lốp

xe đua trên đường khô có bề mặt tiếp xúc nhẵn Lốp có khía được dùng phổ biến để tạo rãnh cho nước thoát ra khi chạy trên đường ướt Bởi vì nếu không có khía, lốp xe đua không thể chạy trên đường ướt

Bơm lốp xe đúng cách

Khi tham gia giao thông, việc bơm lốp xe đúng cách cũng rất quan trọng Một số người

có quan niệm sai lầm rằng bơm lốp xe càng căng sẽ càng tốt cho xe hơn Tuy nhiên khi làm như vậy lực ma sát của mặt đường và lốp sẽ giảm xuống, những trường hợp cần phải thắng gấp sẽ rất dễ làm xe bạn trượt đi Vậy cái hại ở đây nhiều hơn cái lợi đạt được

Lốp để non hơi

Chạy xe với chiếc lốp non hơi chẳng khác nào để lốp xe dưới một lò lửa Gần như toàn

bộ áp lực chuyển động và sức nặng của xe dồn vào chiếc lốp thiếu độ căng cần thiết Ma sát sinh ra đốt cháy cao su và sợi tổng hợp khiến lốp bị biến dạng Lái xe cần chú ý đến thông số về áp suất hơi phù hợp in trên thành lốp Lượng khí tiêu chuẩn có tác dụng giữ cho ta-lông và thành lốp không lệch hay méo mó Việc chuẩn bị một chiếc bơm chân trong hộp đồ và thường xuyên kiểm tra độ căng của lốp là rất cần thiết

Trường hợp lốp quá non sẽ làm tăng độ ma sát, dẫn đến động cơ phải hoạt động nhiều hơn, giảm tính tiết kiệm nhiên liệu và gây hiện tượng biến dạng bề mặt lốp như méo, phình hoặc mòn không đều Nó cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ của lốp xe một cách đáng kể

Tàu đệm từ

JR-Maglev

Transrapid tại trạm thử nghiệm Emsland ở Đức

Tàu đệm từ hay xe điện đồng cực từ tính (tiếng Anh: Magnetic levitation transport, rút ngắn thành maglev) là một phương tiện chuyên chở được nâng lên, dẫn lái và đẩy tới

bởi lực từ hoặc lực điện từ Phương pháp này có thể nhanh và tiện nghi hơn các loại phương tiện công cộng sử dụng bánh xe, do giảm ma sát và loại bỏ các cấu trúc cơ khí Tàu đệm từ có thể đạt đến tốc độ ngang với máy bay sử dụng động cơ cánh

quạt hay phản lực; tức là tới khoảng 500 đến 580 km/h Tàu đệm từ đã được sử dụng trong thương mại từ 1984 Tuy nhiên, các giới hạn về khoa học và kinh tế đã cản trở sự phát triển của kỹ thuật mới này

Kỹ thuật nâng bằng lực từ không có gì trùng lặp với kỹ thuật tàu sử dụng bánh xe và do vậy không tương thích với đường ray xe lửa truyền thống Do không sử dụng chung các

cơ sở hạ tầng đang hiện có, tàu đệm từ phải được thiết kế với một hệ thống giao thông hoàn toàn mới Thuật ngữ "tàu đệm từ" không chỉ đơn thuần chỉ đến phương tiện chuyên chở mà còn bao gồm cả sự tương tác giữa tàu và đường ray; mỗi cái được thiết kế đặc biệt tương thích lẫn nhau để tạo ra lực nâng và điều khiển chính xác việc nâng lên và đẩy tới bằng lực điện từ

Bởi vì không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa đường ray và tàu, nên chỉ có lực ma sát giữa con tàu và không khí Do đó, tàu đệm từ có khả năng di chuyển với vận tốc rất cao, tiêu tốn ít năng lượng và có thể gây ra ít tiếng ồn.Các hệ thống đã được đề nghị có thể hoạt động với vận tốc lên đến 650 km/h, nhanh hơn nhiều lần so với tàu hỏa truyền thống Tốc độ rất cao của tàu đệm từ làm chúng có thể cạnh tranh với các đường bay dưới 1.000 kilômét

Cách vào cua an toàn khi tham gia giao thông

Tốc độ khi vào cua ảnh hưởng rất lớn tới khả năng ôm cua của xe máy Tốc độ càng cao thì bạn càng cần phải có quãng đường cua rộng hơn hoặc phải ôm cua sát hơn

Để an toàn, bạn chỉ nên ôm cua ở tốc độ dưới 40 km/h, bởi bạn không phải là chuyên gia

và cũng không được tập luyện cho những pha ôm cua ở tốc độ cao Sau khi ôm hết đoạn cua, hãy tăng tốc

Hãy luôn nhớ, thời tiết và điều kiện mặt đường ảnh hưởng tới khả năng cua của bạn Trời mưa hay đường trơn trượt, cát hay đất, hãy giảm tốc độ đến mức thấp nhất có thể để vào cua, để đảm bảo an toàn

Sử dụng phanh: Cần tuyệt đối tránh việc vừa ôm cua vừa sử dụng phanh Việc này sẽ

khiến bạn dễ dàng mất lái và trượt ngã bởi hiện tượng trượt bánh do bó cứng phanh bánh trước hoặc bánh sau

Nếu phải sử dụng phanh, hãy phanh nhẹ nhàng, phanh đều cả bánh trước bánh sau, tuyệt đối không phanh bất ngờ Có thể sử dụng phanh bóp nhả liên tục để giảm tốc, để bánh xe không bị bó cứng

Bí quyết kéo co:

Thứ nhất, người chơi kéo co phải nắm chắc lấy dây thừng kéo co, tạo được điểm ma sát

lớn giữa tay và dây để tránh để cho dây thừng bị trơn trượt ra khỏi tay

Thứ hai, điều quan trọng hơn là phải thấy được vai trò của lực ma sát giữa chân của các

người kéo với mặt đất Nếu bạn không chú ý làm tăng lực ma sát này thì dù tay có kéo khoẻ, chân lại bị trượt thì không thể thắng được Tốt nhất là các người kéo nên đi giày vải có gân, rãnh còn tốt để tăng độ bám đất, tăng hệ số ma sát lên vài lần so với đi chân đất dễ trơn trượt

Cuối cùng là tất cả các thành viên trong đội chơi phải đồng lòng, đồng loạt cùng kéo với

góc nghiêng nhỏ hơn 450

b Học sinh

- Làm việc theo nhóm để tìm hiểu về vai trò của lực ma sát theo phân công ở tiết trước: Nhóm 1: Trình bày về máy mài nhẵn, máy đánh bóng, băng chuyền, Nhóm 2: Cách bơm lốp

xe đúng cách, tàu đệm từ Nhóm 3: Vào cua như thế nào cho an toàn Nhóm 4: Bí quyết kéo

co giành chiến thắng

c Gợi ý ứng dụng CNTT

- Sử dụng phần mềm power point để trình chiếu một số hình ảnh về lực ma sát, các video về hoạt động của máy mài, máy đánh bóng,

IV Tổ chức các hoạt động dạy học