- Trọng lực Trọng lượng
3. Lực và phản lực
BÀI 13 LỰC MA SÁT + Xác định mụ c tiêu bài h ọ c
Trong giờ học
Nêu được những đặc điểm của lực ma sát ( trượt, nghỉ, lăn). Nêu được một số biện pháp làm giảm hoặc tăng lực ma sát. Giải thích được vai trò của lực ma sát trong đời sống.
Sau giờ học
Vận dụng được công thức tính lực ma sát trượt và các tính chất của lực ma sát để
giải các bài tập.
Có thái độ hợp tác học tập, tinh thần làm việc theo nhóm. Biết thu thập và xử lý thông tin.
Thấy được tính thực tiễn và tầm quan trọng của lực ma sát, và ứng dụng của lực ma sát trong cuộc sống.
Cảm thấy yêu thích môn học, sẵn sàng đón nhận và giải quyết các nhiệm vụ học tập mới.
+ Chuẩn bị của GV và HS
Phiếu học tập (xem phụ lục)
+ Tiến trình dạy học cụ thể
Hoạt động 1: Tìm hiểu lực ma sát trượt
Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh
+ GV tổ chức dạy học theo nhóm Trong thực tế lực ma sát hầu như xuất hiện ở mỗi nơi và khi nói đến lực ma sát chúng ta thường nghĩ ngay rằng lực ma sát làm cản trở chuyển động của các vật nghĩa là lực ma sát có hại, nhưng trong nhiều trường hợp thì “nếu không có lực ma sát thì vật không thể chuyển động
được”. Tại sao vậy?. Đi nghiên cứu lực
ma sát sẽ giúp cho chúng ta phát hiện ra nhiều hiện tượng bất ngờ trong cuộc sống. Chúng ta nhận thấy rằng lực ma sát luôn tồn tại và đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống vậy chúng có những loại lực ma sát nào? Và chúng có đặc điểm gì? Nếu trong cuộc sống bỗng nhiên không tồn tại lực ma sát nữa thì hiện tượng gì sẽ xảy ra?Chúng ta đi xét xem lực ma sát có những đặc điểm gì và chúng ảnh hưởng như thế nào trong cuộc sống?
GV cho HS trả lời các câu hỏi PHT 1 + Một người kéo một thùng gỗ trên mặt nằm ngang sao cho thùng gỗ chuyển
động thẳng đều. Do đâu vật chuyển động thẳng đều?
+ Lực cân bằng với lực kéo xuất hiện ở đâu?
+ Lực cân bằng với lực kéo thùng gỗ có chiều như thế nào so với chiều chuyển
động của thùng gỗ. Nó có tác dụng như thế nào đối với chuyển động của thùng gỗ? + GV cho HS kiểm chứng lại bằng thí nghiệm, GV phát cho mỗi nhóm một lực kế và với hộp gỗ hình chữ nhật các em sẽ làm gì? Nêu phương án dự định sẽ + Xuất hiện lực cân bằng với lực kéo làm cho thùng gỗ chuyển động thẳng đều. + Xuất hiện ở mặt tiếp xúc giữa thùng gỗ và mặt sàn.
+ Ngược chiều chuyển động của thùng gỗ, nên có tác dụng cản trở
chuyển động của thùng gỗ.
+ Móc lực kế vào hộp gỗ rồi kéo từ
từ.
+ Ban đầu khi vừa kéo lực nhỏ thì vật chưa chuyển động, tăng dần lực
làm.
Khi kéo lực kế làm cho vật chuyển động chúng ta nhận ta có nhận xét gì về lực tác dụng và chuyển động của vật?
+ Lực ma sát trượt xuất hiện khi nào? Chúng có tác dụng gì? Có hướng như
thế nào?
Vậy khi một vật trượt trên một vật khác thì ở chỗ tiếp xúc sẽ xuất hiện lực ma sát trượt làm cản trở chuyển động tương đối của chúng. Lực này phụ thuộc vào các yếu tố nào? GV cho HS nêu hết các giả
thuyết.
+ GV tổng hợp các ý trùng lập để rút ra kết luận về độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào các yếu tố:
- Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật.
- Tỉ lệ với độ lớn của áp lực.
- Phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc
kéo thì vật bắt đầu chuyển động, thôi kéo thì vật chuyển động chậm dần và dừng lại.
+ Kéo lực kế cho vật trượt trên bề
mặt vật khác nhưng vật chuyển động thẳng đều thì vật chịu tác dụng của hợp lực cân bằng trong đó có lực ma sát cân bằng với lực kéo. Lực tác dụng lên xe ngược chiều chuyển
động của xe có xu hướng cản trở
chuyển động của xe.
+ Lực ma sát trượt xuất hiện khi các vật trượt trên vật khác, ngược hướng với chuyển động làm cản trở chuyển
động của vật.
+ HS mốc vật vào lực kế, kéo cho vật chuyển động theo phương ngang, khi vật chuyển động thẳng đều với vận tốc nhỏ thì số chỉ của lực kế sẽ cho ta biết độ lớn của lực ma sát trượt. + HS có thểđưa ra các giả thuyết: độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào. - Tính chất bề mặt tiếp xúc (độ nhám, độ sạch,…) - Tính chất bề mặt vật trượt.
- Khối lượng hay trọng lượng của vật.
Dựa vào kết quả TN người ta tìm được tỉ số Fmst N không đổi gọi hệ số ma sát t phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng tiếp xúc. - Áp lực lên bề mặt tiếp xúc. - Diện tích của vật tiếp xúc. Lực ma sát trượt 1. Đặc điểm
- Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt. - Có hướng ngược với hướng vận tốc ( hướng chuyển động). - Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của áp lực.
2. Biểu thức độ lớn
Fmst .N với : gọi là hệ số ma sát
Chú ý:
+ Độ lớn của lực ma sát trượt: không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của vật chỉ phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc.
+ Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc. Nó không có đơn vị.
Hoạt động 2: Tìm hiểu lực ma sát lăn, ma sát nghỉ, vai trò của lực ma sát Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh
+ GV cho HS sử dụng những viên bi chứng tỏ có xuất hiện lực ma sát lăn. Nguyên nhân tại sao các viên bi lăn một lúc rồi dừng? + Lực ma sát lăn xuất hiện khi nào và có tác dụng gì ? + Thí nghiệm cho thấy lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt. GV cho HS trả lời câu hỏi PHT1: Giả sử
+ Bún cho viên bi lăn trên sàn, viên bi chuyển động một lúc rồi dừng lại do có lực ma sát làm cản trở chuyển
động.
+ Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn (không trượt) trên vật khác và có tác dụng cản trở chuyển động lăn của vật.
kéo cái thùng gỗ có chứa đầy hàng nhưng thấy cái thùng gỗ không chuyển
động? Lực nào cân bằng với lực kéo ? + GV cho HS kiểm chứng bằng cách sử dụng lại thí nghiệm móc lực kế vào khúc gỗ, và kéo với lực rất nhỏ. + Khúc gỗ vẫn đứng yên hãy chỉ ra các lực làm khúc gỗđứng yên dù kéo lực kế. Tại sao? + Lực xuất hiện có tác dụng cản trở
chuyển động của vật khiến vật đứng yên gọi là lực ma sát nghỉ. + Khi nào có lực ma sát nghỉ xuất hiện? + Có phải tất cả các vật đứng yên đều chịu tác dụng của ma sát nghỉ ? + GV nhấn mạnh cho HS rằng: không phải tất cả các vật đứng yên đều có ma sát nghỉ mà khi một vật chịu tác dụng của ngoại lực theo phương song song với mặt tiếp xúc giữa vật và mặt đỡ làm cho vật có xu hướng chuyển động nhưng chúng chưa chuyển động thì lực ma sát nghỉ xuất hiện cản trở chuyển động. + GV cho HS tiến hành thí nghiệm để
lực kéo.
+ Khúc gỗ vẫn đứng yên khi đã kéo lực kế chứng tỏ mặt sàn đã tác dụng vào khúc gỗ một lực cân bằng với lực kéo. Lực này cản trở chuyển
động của vật.
+ Lực ma sát xuất hiện cân bằng với lực kéo khúc gỗ.
+ Điều kiện là có ngoại lực tác dụng theo phương song song với chuyển
động nhưng không làm cho vật chuyển động.
+ Không phải
suy ra độ lớn lực ma sát nghỉ.
+ Độ lớn của lực ma sát nghỉ được xác
định như thế nào?
+ Khi lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc tăng dần đến một giá trị nào đó thì vật sẽ trượt. Vậy lực ma sát nghỉ lúc này như thế nào?
+ Như vậy tùy theo tính chất chuyển
động của vật mà người ta chia lực ma sát ra làm ba loại: ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát nghỉ. Chúng có những đặc điểm chung nào
+ Ta đã đi xét ba loại lực ma sát vậy nguyên nhân chung làm xuất hiện ma sát là gì?
+ Trong những khúc đường trơn người ta thường rải lên đó một loại đá nhuyễn, hay trong nhà người ta thường sử dụng những tấm thảm để lót dưới sàn nhà? Mục đích để làm gì?
+ Tại sao khi đi xe một thời gian thì phải
kéo. Nếu tăng lực kéo lên mà vật chưa chuyển động thì lực ma sát nghỉ
lúc này cũng tăng theo chúng cân bằng với độ lớn của lực kéo.
+ Độ lớn của lực ma sát nghỉ bằng với độ lớn của ngoại lực tác dụng. + Khi lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc lớn hơn một giá trị nào đó thì vật sẽ trượt.Lực ma sát nghỉ có độ lớn cực đại bằng giá trị này. + Lực ma sát trượt, ma sát nghỉ, ma sát lăn có chung đặc điểm: đều cản trở chuyển động, tỉ lệ với áp lực N và chúng xuất hiện thành từng cặp lực trực đối đặt vào hai vật tiếp xúc. + Nguyên nhận chung làm xuất hiện ma sát là do mặt tiếp xúc sần sùi, lồi lõm hoặc bị biến dạng. Khi ngoại lực đặt vào vật làm vật chuyển động hoặc làm vật có xu hướng chuyển động thì những chỗ sần sùi, lồi lõm, bị biến dạng này gây ra lực ma sát cản trở chuyển động. + Để tăng lực ma sát, làm cho người đi di chuyển dễ dàng không bị té, ngã.
vào nhớt ở những ổ trục và xích?
+ Qua các ví dụ trên HS phân tích và thấy được ma sát vừa có lợi vừa có hại. + Nếu cách làm tăng hoặc giảm lực ma sát?
+ GV cho HS tìm hiểu tại sao con người,
động vật, xe cộ di chuyển được một cách dễ dàng. GV cho HS tìm hiểu ảnh hưởng của lực ma sát trong việc đi xe đạp, .. cách khắc phục. + Khi đi xe đạp lực ma sát ảnh hưởng đến chuyển động của xe như thế nào? Khi di chuyển trên đường xe gặp những lực cản nào là chủ yếu?
Tại sao talông của lốp xe lại được xẻ
rảnh?
GV cho HS phân tích trọng lượng của xem độ nhám của mặt đường, bánh xe bơm căng,….. trơn để làm giảm ma sát làm cho xe nhẹđạp hơn. + Giảm ma sát bằng cách bôi trơn, tra dầu mỡ, làm nhẵn mặt tiếp xúc,……. Tăng ma sát: làm cho mặt tiếp xúc gồ ghề, sần sùi hơn.. + Đối với người, động vật, xe cộ, lực ma sát nghỉ đóng vai trò là lực phát động làm cho các vật chuyển động
được. Khi đi, bàn chân đạp vào mặt
đất một lực ma sát nghỉ hướng về phía sau. Mặt đất cũng tác dụng vào bàn chân một lực ma sát nghỉ / msn F msn F
hướng về trước lực này đóng vai trò là lực phát động làm cho người đi được. Ma sát giữa bánh xe và mặt đường cũng như giữa các bộ phận chuyển động của xe cản trở xe di chuyển là ma sát lăn, vốn có giá trị nhỏ ( hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sát trượt rất nhiều), nhất là khi ta sử dụng những ổ bi tốt và bơm đủ dầu mỡ bôi trơn.
Việc xẻ rãnh ở lốp xe là nhằm đối phó với trường hợp xe đi khi trời mưa hoặc khi đi vào đường ngập nước. Ta biết ma sát ướt nhỏ hơn ma
+ Cách làm giảm ma sát khi đi xe đạp? + GV cho HS tìm một sốứng dụng của ma sát, ma sát có ích trong cuộc sống, và ma sát có hại? sát khô rất nhiều- chính vì thế mà các ổ bi phải được bôi trơn dầu mỡ để giảm ma sát. Ma sát giữa bánh xe và mặt đường cản trở chuyển động của xe là ma sát lăn tất nhiên cũng giảm khi có một lớp nước nằm giữa bánh xe và mặt đường.Nhưng còn một dạng ma sát khác mà chính nhờ nó có xe mới tiến về phía trước được.
Đó là ma sát nghỉ giữa bánh xe và mặt đường giữa cho bánh xe lăn mà không trượt. Nếu đó là ma sát ướt thì bánh xe có thể trượt trên đường và ta sẽ hoài công vô ích đạp xe mà vẫn không tiến nổi, thậm chỉ xe có thể bị đỗ vì bánh xe trượt ngang. + HS tìm hiểu, lấy ví dụ và phân tích. Lực ma sát lăn - Xuất hiện ở chỗ tiếp xúc của vật với bề mặt mà vật lăn trên đó để cản trở chuyển động lăn - Rất nhỏ so với ma sát trượt. Ma sát nghỉ
- Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật với bề mặt để giữa cho vật đứng yên trên mặt đó khi nó bị một lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc.