CHỦ ĐỀ LỰC MA SÁT môn Vật Lý

Lực ma sát là một trong các loại lực cơ học được trình bày trong chương trình phổ thông nhằm góp phần hoàn thiện bức tranh cơ học về vấn đề tương tác và biến đổi chuyển động. Lực ma sát giữ một vai trò quan trọng trong nhiều quá trình hằng ngày. Chẳng hạn, khi hai vật cọ xát lên nhau, lực ma sát làm cho một phần năng lượng chuyển động bị biến đổi thành nhiệt. Đó là nguyên nhân vì sao cọ xát hai que củi lên nhau cuối cùng sẽ tạo ra lửa. Lực ma sát còn là nguyên nhân gây ăn mòn và xẻ rãnh trên bánh răng và những bộ phận cơ giới khác. Đó là nguyên do người ta sử dụng dầu bôi trơn, hay chất lỏng, để làm giảm ma sát và giảm ăn mòn và xẻ rãnh giữa các bộ phận đang chuyển động.

CHỦ ĐỀ LỰC MA SÁT ( tiết) A Lí chọn đề tài: Lực ma sát loại lực học trình bày chương trình phổ thơng nhằm góp phần hồn thiện tranh học vấn đề tương tác biến đổi chuyển động Lực ma sát giữ vai trò quan trọng nhiều trình ngày Chẳng hạn, hai vật cọ xát lên nhau, lực ma sát làm cho phần lượng chuyển động bị biến đổi thành nhiệt Đó ngun nhân cọ xát hai que củi lên cuối tạo lửa Lực ma sát nguyên nhân gây ăn mòn xẻ rãnh bánh phận giới khác Đó nguyên người ta sử dụng dầu bôi trơn, hay chất lỏng, để làm giảm ma sát giảm ăn mòn xẻ rãnh phận chuyển động Mặt khác, lực ma sát có nhiều tượng, ứng dụng gần gũi có nhiều biểu đời sống Hiện nay, sách giáo khoa Vật lý lớp 10 trình bày nội dung lực ma sát cụ thể: - Bài 13: Lực ma sát (1 tiết) - Bài 16: Thực hành: Xác định hệ số ma sát ( tiêt) thực cuối chương Với thời lượng trình bày cách làm khó để tổ chức hoạt động nhằm phát triển lực học sinh Vì tơi mạnh dạn đưa ý tưởng xây dựng chủ đề dạy học Lực ma sát nhằm phát triển lực học sinh bao gồm: Năng lực tự học, lực giải vấn đề, sáng tạo, lực học hợp tác nhóm, lực thực nghiệm, lực trình bày trao đổi thông tin Việc thực chuyên đề tiết lớp Các thí nghiệm nghiên cứu cho học sinh thực nhà (do thiết bị dễ chuẩn bị) góp phần tốt việc phát triển lực học sinh Chun đề trình bày có sử dụng hình ảnh tư liệu sưu tầm bạn đồng nghiệp, trang mạng Tôi xin chân thành cảm ơn! Chuyên đề thiết kế cụ thể sau: B Kế hoạch dạy học: I Mục tiêu Kiến thức, kĩ năng, thái độ a Kiến thức - Nêu nguyên nhân lực ma sát trượt - Nêu đặc điểm lực ma sát trượt - Viết công thức xác định độ lớn lực ma sát trượt - Kể số tác dụng có lợi có hại lực ma sát b Kĩ - Vận dụng cơng thức tính lực ma sát trượt để giải tập đơn giản - Thiết kế, lắp ráp tiến hành thí nghiệm để khảo sát phụ thuộc lực ma sát trượt vào yếu tố - Xác định hệ số ma sát trượt thí nghiệm - Giải thích tượng đời sống liên quan đến lực ma sát c Thái độ - Tự lực, chủ đông tham gia hoạt động học tập - Quan tâm đến vấn đề lực ma sát - Hào hứng thực nhiệm vụ tìm hiểu lực ma sát ứng dụng Năng lực định hướng hình thành phát triển cho học sinh - Năng lực tự học, đọc hiểu: giải vấn đề theo giải pháp lựa chọn thông qua việc tự nghiên cứu vận dụng kiến thức lực ma sát giải thích tượng - Năng lực giải vấn đề, sáng tạo - Năng lực học hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, hỗ trợ thành viên nhóm, trao đổi, thảo luận trình bày sản phẩm học tập - Năng lực thực nghiệm: thiết phương án thí nghiệm, tiến hành thí nghiệm an tồn, khái qt hóa vấn đề qua kết thí nghiệm - Năng lực trình bày trao đổi thơng tin - Năng lực tính tốn: hồn thành liệu thí nghiệm, tập vận dụng II Chuẩn bị Giáo viên - Thí nghiệm: Bộ thí nghiệm xác định hệ số ma sát: - Tranh ảnh : hình ảnh cho phanh xe đạp, xe máy, vận chuyển đồ - Các lực kế nặng để hỗ trợ nhóm xây dựng thí nghiệm - Phiếu hướng dẫn học sinh tự đánh giá đánh giá lẫn Học sinh - SGK, ghi bài, giấy nháp - Chuẩn bị vật dụng đơn giản để thực thí nghiệm nhà (khúc gỗ, kim loại, dây cao su ) - Mỗi nhóm lau nhà - Mỗi nhóm nhiều nhóm 01 thí nghiệm (tùy theo điều kiện nhà trường) III.Tổ chức hoạt động học học sinh Các bước Hoạt động Tên hoạt động Khởi động Hoạt động Hình thành kiến thức Luyện tập Hoạt động Tìm tòi mở rộng Hoạt động Tạo tình học tập lực ma sát trượt Tìm hiểu đặc điểm lực ma sát trượt Hệ thống hóa kiến thức giải tập vận dụng Tìm hiểu lực ma sát lăn, ma sát nghỉ; vai trò lực ma sát đời sống, kĩ thuật (HS làm nhà, báo cáo lớp) Hoạt động Thời gian DK 10p 60p 35p 45p KHỞI ĐỘNG: Hoạt động 1: Tạo tình học tập lực ma sát trượt a Mục tiêu hoạt động: Thông qua tượng thực tế để tạo cho HS vấn đề lực ma sát trượt đặt câu hỏi để tìm hiểu đặc điểm lực ma sát Nội dung hoạt động: - GV yêu cầu nhóm cử thành viên thành viên mang lên lau nhà, 2HS đẩy lau, HS kéo lau + Khi lau nhà ta thường đẩy lau nhà sàn nhà so với kéo Giải thích - GV mơ tả tình thực tế: + Khi xe đạp đường, gặp chướng ngại vật, muốn dừng lại phải sử dụng phanh Lực học xuất trường hợp giúp xe dừng lại? Giải thích tượng - Hướng dẫn HS nhớ lại kiến thức lớp - HS trao đổi nhóm về: Đã biết lực ma sát trượt? Muốn tìm hiểu thêm lực ma sát? Làm để tìm hiểu lực ma sát trượt? - Thống vấn đề nghiên cứu lực ma sát trượt: + Nguyên nhân + Đặc điểm (điểm đặt, hướng, độ lớn) + Ứng dụng đời sống kĩ thuật b Gợi ý tổ chức dạy học - GV mơ tả tình thực tế ( cho HS xem tranh) + Khi xe đạp đường, gặp chướng ngại vật, muốn dừng lại phải sử dụng phanh Lực học xuất trường hợp giúp xe dừng lại? Giải thích tượng (Hệ thống phanh xe đạp) Câu trả lời hướng đến: Xuất lực ma sát vành bánh xe trượt má phanh; Lực ma sát cản trở chuyển động bánh xe làm xe chậm dần dừng lại + Khi lau nhà ta thường đẩy lau nhà sàn nhà so với kéo Giải thích Câu trả lời hướng đến: Khi đẩy lau nhà lực ma sát lớn kéo - Chuyển giao nhiệm vụ cho nhóm yêu cầu nhóm thảo luận trả lời vào phiếu học tập: Đã biết lực ma sát trượt? Muốn tìm hiểu thêm lực ma sát? Làm để tìm hiểu lực ma sát trượt? Câu trả lời hướng đến: HS biết lớp điều kiện xuất hiện, điểm đặt hướng lực ma sát; mong muốn tìm hiểu độ lớn lực ma sát qua thí nghiệm c Sản phẩm hoạt động Sản phẩm nhóm, việc trình bày, thảo luận nhóm để có đánh giá cho nhóm PHIẾU HỌC TẬP1 Em biết lực ma sát trượt? Em muốn tìm hiểu thêm lực ma sát? Làm để tìm hiểu lực ma sát trượt? PHIẾU SO SÁNH 1 HS biết lớp điều kiện xuất hiện, điểm đặt hướng lực ma sát; Em mong muốn tìm hiểu độ lớn lực ma sát qua thí nghiệm Làm để tìm hiểu lực ma sát trượt? Tìm hiểu, nghiên cứu làm Thí nghiệm HÌNH THÀNH KIẾN THỨC: Hoạt động 2: Tìm hiểu đặc điểm lực ma sát trượt a Mục tiêu hoạt động: HS thực nhiệm vụ: nêu lại đặc điểm lực ma sát điểm đặt, phương, chiều; nghiên cứu đưa dự đoán độ lớn lực ma sát phụ thuộc vào yếu tố nào; thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán Nội dung hoạt động: - HS làm việc theo nhóm nêu lại đặc điểm lực ma sát trượt điểm đặt, phương, chiều - HS làm việc theo nhóm, đưa dự đốn phụ thuộc độ lớn lực ma sát vào yếu tố HS nhóm thảo luận phụ thuộc độ lớn lực ma sát vào yếu tố - HS làm việc theo nhóm thiết kế phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn thảo luận đưa phương án tối ưu - HS làm việc theo nhóm tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn từ đưa kết luận phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt - HS nhóm báo cáo kết thí nghiệm kiểm tra dự đoán, thảo luận lớp GV nhận xét kết thảo luận HS, chuẩn hóa kiến thức đặc điểm lực ma sát trượt (điểm đặt, phương, chiều công thức độ lớn) Chuyển giao nhiệm vụ: HS nhóm làm việc trả lời câu hỏi Nêu đặc điểm lực ma sát trượt điểm đặt, phương, chiều? Dự đoán phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt vào yếu tố nào? Thiết phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn, tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn từ đưa kết luận phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt b Gợi ý tổ chức dạy học - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm nêu lại đặc điểm lực ma sát trượt điểm đặt, phương, chiều Câu trả lời hướng đến: điểm đặt vật (phần tiếp xúc vật), phương song song mặt tiếp xúc hai vật, chiều cản trở chuyển động vật bề mặt vật khác - GV tổ chức cho HS làm việc theo nhóm đưa dự đốn phụ thuộc độ lớn lực ma sát vào yếu tố GV cho HS nhóm thảo luận phụ thuộc độ lớn lực ma sát vào yếu tố Câu trả lời hướng đến: Độ lớn lực ma sát phụ thuộc vào: diện tích tiếp xúc, áp lực, vật liệu tình trạng mặt tiếp xúc,…) - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm thiết phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn GV tổ chức cho HS nhóm thảo luận phương án thiết kế đưa phương án tối ưu Phương án thí nghiệm hướng đến: - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn từ đưa kết luận phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt - GV cho HS nhóm báo cáo kết thí nghiệm kiểm tra dự đốn, cho HS thảo luận, nhận xét kết thảo luận HS, chuẩn hóa kiến thức đặc điểm lực ma sát trượt (điểm đặt, phương, chiều công thức độ lớn) c, Sản phẩm hoạt động Sản phẩm nhóm HS: Ghi chép về: dự đoán, thiết kế phương án thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, báo cáo kết làm thí nghiệm, nhận xét kết PHIẾU HỌC TẬP HS nhóm làm việc trả lời câu hỏi + Nêu đặc điểm lực ma sát trượt điểm đặt, phương, chiều? + Dự đoán phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt vào yếu tố nào? + Thiết phương án thí nghiệm kiểm tra dự đốn, tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn từ đưa kết luận phụ thuộc độ lớn lực ma sát trượt PHIẾU SO SÁNH Điểm đặt Phương Chiều Độ lớn phần tiếp xúc vật song song mặt tiếp xúc hai vật cản trở chuyển động vật bề mặt vật khác phụ thuộc vào: diện tích tiếp xúc, áp lực, vật liệu tình trạng mặt tiếp xúc… LUYỆN TẬP: Hoạt động 3: Hệ thống hóa kiến thức giải tập vận dụng a) Mục tiêu hoạt động: - Hệ thống hóa kiến thức vận dụng giải tập lực ma sát trượt - Vận dụng kiến thức để giải thích số tượng giải tập Nội dung hoạt động: - HS làm việc nhóm tóm tắt kiến thức lực ma sát trượt - HS vận dụng kiến thức giải thích tượng giải số tập - HS giải thích tượng tình kiến thức vừa học lực ma sát trượt Chuyển giao nhiệm vụ: Nguyên nhân xuất lực ma sát trượt? Đặc điểm lực ma sát trượt? Giải số tập sau: Bài 1: Đẩy vật trượt sàn, buông tay ta thấy vật chuyển động chậm dần dừng lại Giải thích sao? Bài 2: Một vật có khối lượng 10kg chuyển động trượt sàn nhờ tác dụng lực F = 15N Xác định độ lớn lực ma sát trượt trường hợp sau: a) Lực hướng với hướng chuyển động vật b) Lực hợp hướng với hướng chuyển động vật góc c) Lực hợp hướng với hướng chuyển động vật góc Trong trường hợp trên, trường hợp lực ma sát lớn nhất, nhỏ nhất? Bài 3: HS giải thích tượng tình kiến thức vừa học lực ma sát trượt (Sau HS giải tập 2, em hoàn toàn giải thích 3) b) Gợi ý tổ chức dạy học - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm tóm tắt kiến thức lực ma sát trượt - GV vận dụng kiến thức giải thích tượng giải số tập c) Sản phẩm hoạt động Sản phẩm nhóm HS: Trình bày bảng phụ TÌM TỊI MỞ RỘNG: Hoạt động 4: Tìm hiểu lực ma sát lăn, ma sát nghỉ; vai trò lực ma sát đời sống, kĩ thuật (HS làm nhà, báo cáo lớp) Mục tiêu hoạt động: - HS tìm hiểu lực ma sát lăn, nghỉ: nguyên nhân xuất hiện, đặc điểm - HS tìm hiểu vai trò lực ma sát lĩnh vực đời sống, xây dựng khuyến cáo cho việc ứng dụng kiến thức ma sát lĩnh vực định (sinh hoạt, kĩ thuật, giao thông, ) Nội dung hoạt động: - HS tìm hiểu lực ma sát lăn, nghỉ thơng qua: SGK, internet,… vấn đề: nguyên nhân xuất hiện, đặc điểm - Tìm hiểu vai trò lực ma sát đời sống kĩ thuật, lấy ví dụ có lợi có hại ma sát đời sống kĩ thuật - Tìm hiểu ứng dụng kiến thức lực ma sát đời sống kĩ thuật, giao thông - Xây dựng khuyến cáo cho việc sử dụng hợp lí phương tiện, thiết bị hoạt động có liên quan đến ma sát - Báo cáo kết trước lớp Chuyển giao nhiệm vụ: HS nhóm làm nhà: Hoàn thành phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP Nguyên nhân xuất đặc điểm lực ma sát lăn, nghỉ? Vai trò ứng dụng lực ma sát đời sống kĩ thuật, lấy ví dụ có lợi có hại ma sát đời sống kĩ thuật Xây dựng khuyến cáo cho việc sử dụng hợp lí phương tiện, thiết bị hoạt động có liên quan đến ma sát b) Gợi ý tổ chức dạy học - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm (ở nhà) tìm hiểu lực ma sát lăn, nghỉ thông qua: SGK, internet,… vấn đề: nguyên nhân xuất hiện, đặc điểm - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm (ở nhà) tìm hiểu vai trò lực ma sát đời sống kĩ thuật, lấy ví dụ có lợi có hại ma sát đời sống kĩ thuật - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm (ở nhà) tìm hiểu ứng dụng kiến thức lực ma sát đời sống kĩ thuật, giao thông - GV yêu cầu HS làm việc theo nhóm (ở nhà) xây dựng khuyến cáo cho việc sử dụng hợp lí phương tiện, thiết bị hoạt động có liên quan đến ma sát - GV cho nhóm báo cáo kết trước lớp IV Câu hỏi kiểm tra đánh giá chủ đề Câu (Thông hiểu).Một cốc cà phê đặt khay di chuyển người phục vụ Giả sử khay giữ nằm ngang cốc cà phê không di chuyển khay Lực ma sát cốc khay xuất trường hợp nào? Đó loại lực ma sát nào? Câu (Vận dụng) Một khối gỗ có khối lượng 50kg đặt sàn nằm ngang kéo lực F=20N tạo với phương ngang góc 30 o Biết khối gỗ chưa chuyển động Lực ma sát nghỉ xuất vật có giá trị bao nhiêu? Câu (Vận dụng) Một khối gỗ có khối lượng 50 kg đặt sàn nhà nằm ngang Hệ số ma sát nghỉ cực đại gỗ sàn xi măng 0,47 Lấy g=9,8m/s Lực ma sát nghỉ cực đại tác dụng lên vật là? Câu (Vận dụng) Một người giầy có đế cao su Hệ số ma sát nghỉ cực đại đế giầy sàn nhà µn=0,95 Gia tốc lớn mà người thu sàn nhà bao nhiêu? Câu (Vận dụng) Đặt khối gỗ nặng 1kg lên gỗ nghiêng so với phương nằm ngang góc α= 45o Biết hệ số ma sát nghỉ cực đại gỗ gỗ 0,4 Lấy g=9,8m/s2 Giá trị lực giữ F tác dụng lên vật theo phương song song với mặt gỗ cần thỏa mãn điều kiện để gỗ đứng yên Câu (Vận dụng).Làm thí nghiệm để đo hệ số ma sát hộp gỗ máng gỗ dài 2,5m theo trình tự sau: Đặt hộp gỗ đầu máng gỗ nâng dần đầu lên Khi góc nghiêng gỗ 30o hộp gỗ bắt đầu trượt trượt hết gỗ sau thời gian 4s Tìm hệ số ma sát nghỉ cực đại hệ số ma sát trượt hộp gỗ máng? Câu (Thông hiểu).Một ô tô (coi vật) chạy đường Hãy lực tác dụng lên ô tô nêu chất lực đó? Câu (Thơng hiểu).Đẩy vật trượt theo mặt phẳng nghiêng theo hướng từ chân lên đỉnh Vẽ hình biểu diễn lực ma sát lăn tác dụng lên mặt phẳng nghiêng? 10 Câu (Vận dụng) Một vật có khối lượng 20 kg kéo trượt dốc nghiêng 30o theo hướng từ lên Biết hệ số ma sát trượt vật sàn dốc 0,3 Tìm độ lớn lực ma sát? Câu 10 (Thông hiểu) Dùng xe cải tiến ( loại xe hai bánh có hai chếch với phương nghang góc xác định) để chở hàng Để giảm lực tác dụng làm xe chuyển động thẳng nên đẩy hay kéo xe? Vì sao? Câu 11 (Vận dụng) Biết hệ số ma sát trượt vật mặt phẳng nghiêng µt=0,2 Góc nghiêng máng so với phương ngang 30 o Tìm gia tốc vật xuống lên ( cung cấp vận tốc đầu)? Câu 12 (Vận dụng) Một vật nặng 20 kg đứng yên sàn chịu lực kéo theo phương ngang có độ lớn 100N thời gian 5s Biết hệ số ma sát trượt vật sàn 0,3, Tìm quãng đường tổng cộng vật lúc dừng lại Câu 13 (Vận dụng cao) Trong thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt khối gỗ sàn xi măng người ta dùng vật có trọng lượng 4N Có lực kế với giới hạn đo độ chia nhỏ theo thứ tự tương ứng a: 10N 0,5N; b: 20N 0,2N; c: 30N 0,5N Nên chọn dùng lực kế nào? Vì sao? Câu 14 (Vận dụng cao).Trong báo nói nguyên nhân tai nạn giao thơng có đoạn viết: “Vì tô dễ phanh cuối chặng đèo dốc? (VTC News) - Hiện tượng phanh cố kỹ thuật nguy hiểm, dễ gặp xe tơ liên tục phải đổ đèo có chiều dài vài km với tải trọng lớn Hiện tượng phanh xảy nhiều với xe chạy đường dài, đường đồi núi, địa hình hiểm trở Bởi cung đường lái xe thường sử dụng phanh nhiều, hệ thống phanh hầu hết xe dẫn truyền lực phanh dầu, nên rà phanh liên tục dễ sinh nhiệt….” Bằng kiến thức lực ma sát trượt Hãy viết tiếp vào đoạn văn dấu… để lời giải thích hợp lí đơn giản Từ đưa lời khuyên cho lái xe ô tô xe máy sử dụng phanh đường xuống dốc dài Câu 15 (Vận dụng ) Bằng khả làm videoclip có mặt ma sát sống hàng ngày em! 11 C Tổng kết- Rút kinh nghiệm: Trong q trình viết chun đề này,cá nhân tơi khơng tránh khỏi thiếu xót,rất mong đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp để chuyên đề hoàn thiện hơn! Tôi xin trân trọng cảm ơn! 12 ... động Tạo tình học tập lực ma sát trượt Tìm hiểu đặc điểm lực ma sát trượt Hệ thống hóa kiến thức giải tập vận dụng Tìm hiểu lực ma sát lăn, ma sát nghỉ; vai trò lực ma sát đời sống, kĩ thuật...- Nêu đặc điểm lực ma sát trượt - Viết công thức xác định độ lớn lực ma sát trượt - Kể số tác dụng có lợi có hại lực ma sát b Kĩ - Vận dụng công thức tính lực ma sát trượt để giải tập... học tập: Đã biết lực ma sát trượt? Muốn tìm hiểu thêm lực ma sát? Làm để tìm hiểu lực ma sát trượt? Câu trả lời hướng đến: HS biết lớp điều kiện xuất hiện, điểm đặt hướng lực ma sát; mong muốn