Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc
154
05/04/2023
Hoạt động trang 73 Vật Lí 10:
Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không 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, các bề mặt: gỗ, giấy.
Tiến hành:
1. Đặt mặt có diện tích lớn của 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, lần lượt kéo các mặt tiếp xúc (mặt gỗ, mặt tờ giấy) theo phương nằm ngang để chúng trượt đều dưới khối gỗ (Hình 18.4).
- Ghi số chỉ của lực kế vào Bảng 18.1. Lấy giá trị trung bình của các số chỉ lực kế làm độ lớn của lực ma sát trượt.
2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên.
Thảo luận và phân tích:
a) Nêu các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới của nó được kéo trượt đều. Tại sao khi đó số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt?
b) Sắp xếp thứ tự theo mức tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt.
c) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi diện tích tiếp xúc thay đổi, khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi?
Thí nghiệm 2: Mối liên hệ giữa độ lớn của lực ma sát trượt với độ lớn của 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 của khối gỗ bằng lực kế. Ghi vào Bảng 18.2 (Áp lực của khối gỗ lên mặt tiếp xúc nằm ngang có độ lớn bằng trọng lượng của 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 nó trượt đều dưới khối gỗ. Ghi lại số chỉ của lực kế trong 3 lần thí nghiệm vào Bảng 18.2. Lấy giá trị trung bình các kết quả đo.
- Lần lượt đặt thêm 1, 2 khối gỗ lên khối gỗ đầu tiên và lặp lại bước 3.
Thảo luận và phân tích:
a) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc?
b) Vẽ đồ thị cho thấy sự thay đổi độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng dần độ lớn của áp lực.
c) Nêu kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt.
Trả lời
Số liệu tham khảo.
Thí nghiệm 1:
1. Đặt mặt có diện tích lớn của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc.
Bảng 18.1
|
Bề mặt tiếp xúc
|
Độ lớn của lực ma sát trượt (N)
|
|
Lần 1
|
Lần 2
|
Lần 3
|
Trung bình
|
|
Mặt gỗ
|
0,17
|
0,16
|
0,15
|
= 0,16 |
|
Mặt giấy
|
0,12
|
0,13
|
0,11
|
= 0,12 |
2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên.
Bảng 18.1
|
Bề mặt tiếp xúc
|
Độ lớn của lực ma sát trượt (N)
|
|
Lần 1
|
Lần 2
|
Lần 3
|
Trung bình
|
|
Mặt gỗ
|
0,17
|
0,16
|
0,15
|
= 0,16 |
|
Mặt giấy
|
0,12
|
0,13
|
0,11
|
= 0,12 |
Thảo luận và phân tích:
a) Các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới nó được kéo trượt đều gồm có: Lực kéo, lực ma sát trượt.
Khi vật được kéo trượt đều thì hợp lực tác dụng lên vật bằng 0, khi đó lực ma sát trượt và lực kéo có độ lớn bằng nhau, mà độ lớn lực kéo thể hiện bằng số chỉ của lực kế nên số chỉ lực kế chính là số đo của lực ma sát trượt.
b) Lực ma sát trên mặt giấy < Lực ma sát trên mặt gỗ.
c)
- Khi diện tích tiếp xúc thay đổi ta thấy độ lớn của lực ma sát trượt không thay đổi.
- Khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi ta thấy độ lớn của lực ma sát trượt thay đổi.
=> Độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.
Thí nghiệm 2:
Bảng 18.2
|
Áp lực của các khối gỗ (N)
|
Độ lớn của lực ma sát trượt (N)
|
|
Lần 1
|
Lần 2
|
Lần 3
|
Trung bình
|
|
1 khối gỗ: 0,8 N
|
0,17
|
0,16
|
0,15
|
= 0,16 |
|
2 khối gỗ: 1,6 N
|
0,32
|
0,31
|
0,33
|
= 0,32 |
|
3 khối gỗ: 2,4 N
|
0,47
|
0,48
|
0,49
|
= 0,48 |
Thảo luận và phân tích:
a) Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc thì độ lớn lực ma sát trượt cũng tăng.
b) Vẽ đồ thị cho thấy sự thay đổi độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng dần độ lớn của áp lực. (vẽ cho lần đo số 1, các lần khác các em tự vẽ)
Nhận xét: Áp lực và lực ma sát có độ lớn tỉ lệ thuận với nhau.
c) Kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt:
- Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật trượt trên bề mặt của vật khác.
- Độ lớn của lực ma sát trượt phụ thuộc vào:
+ Vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc.
+ Độ lớn của áp lực lên bề mặt.
- Độ lớn của lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc.
Xem thêm lời giải bài tập SGK Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 16: Định luật 3 Newton
Bài 17: Trọng lực và lực căn
Bài 18: Lực ma sát
Bài 19: Lực cản và lực nâng
Bài 20: Một số ví dụ về cách giải các bài toán thuộc phần động lực học
Bài 21: Moment lực. Cân bằng của vật rắn
