Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 13: Lực ma sát

Bài 13 LỰC MA SÁT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được những đặc điểm của lực ma sát trượt, lực ma sát lăn, lực ma sát nghỉ. - Công thức tính lực ma sát trượt. - Nêu được một số cách làm tăng, giảm ma sát. 2. Kĩ năng: - Giải thích được vai trò phát động của lực ma sát ngfhỉ đối với việc đi lại của người, động vật và xe cộ. - Vận dụng được công thức của lực ma sát trượt để giải bài tập liên quan đến bài học. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Dụng cụ thí nghiệm: khối hình hộp chữ nhật bằng gỗ, một lực kế. 2. Học sinh: Soạn bài trước ở nhà và ôn lại kiến thức đã học về lực ma sát ở lớp 8. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 22 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu về lực ma sát trượt (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Mô tả thí nghiệm như SGK hình 1. - Lúc đầu dùng tay đẩy khúc gỗ cho nó trượt tr6n mặt bàn, hiện tượng xảy ra tiếp theo nư thế nào? - Khúc gỗ chuyển động chậm dần nghĩa là khúc gỗ đã thu được gia tốc, khi đó đại lượng nào truyền gia tốc cho khúc gỗ? - Khi khúc gỗ đang trượt tay ta không còn chạm vào khúc gỗ, vậy lực nào là tác dụng lên khúc làm nó dừng lại? - Khúc gỗ đang chuyển động trượt trên mặt bàn thì xuất hiện một lực cản trở chuyển động trượt của khúc gỗ, lực ấy gọi là lực ma sát trượt. - Lực ma sát trượt xuất hiện khi nào? - Để đo độ lớn của lực ma sát trượt người ta dùng lực kế kéo khúc gỗ sao cho nó chuyển động thẳng đều, khi đó số chỉ của lực đàn hồi của lực kế bằng độ lớn lực ma sát trượt. - Qua thí nghiệm trên các em cho biết lực ma sát trượt xuất hiện ở đâu? - Nếu thay khúc gỗ bằng một miếng kim loại nhẵn bóng có cùng khối lượng với khúc gỗ trên thì khi kéo để nó chuyển động thẳng đều như trên, số chỉ lực kế như thế nào? - Vậy độ lớn của lực ma sát trượt thuộc vào yếu tố nào? - Nếu như bây giờ thay khúc gỗ có khối lượng lớn hơn thì số chỉ của lực kế nư thế nào? Độ lớn của lực ma sát trượt như thế nào? - Khi tăng khối lượng khúc gỗ lên, thì áp lực của khúc gỗ lên mặt bàn càng lớn thì lực ma sát trượt có độ lớn cũng tăng. - Vậy độ lớn của lực ma sát trượt tỉ lệ với đại lượng nào? - Ta có: , từ công thức trên hãy cho biết đơn vị của mt là gì? - Với các vật có bản chất khác nhau có cùng khối lượng cho trước bằng nhau thì hệ số này như thế nào? Tại sao? - Lắng nghe và trả lời câu hỏi. - Khúc gỗ chuyển động chậm dần rồi dừng lại. - Lực đã truyền gia tốc cho khúc gỗ. - Mặt bàn tác dụng lực lên khúc gỗ. - Ghi nhận. - Khi một vật trượt trên một vật khác - Ghi nhận. - Luôn luôn xuất hiện ở mặt tiếp xúc giữa khúc gỗ và bề mặt của bàn. - Độ lớn của lực ma sát trượt nhỏ hơn vì số chỉ của lực kế lúc này nhỏ hơn. - Chỉ phụ thuộc vào bản chất của các mặt tiếp xúc. - Số chỉ của lực kế lớn hơn. Khi đó độ lớn của lực ma sát trượt lớn hơn. - Ghi nhận. - Tỉ lệ với áp lực. - Không có đơn vị. - Khác nhau. Vì các vật có bản chất các nhau, thì mức độ tiếp xúc giữa các vật với bề mặt khác nhau. I. Lực ma sát trượt 1. Điều kiện xuất hiện lực ma sát trượt: Khi một vật chuyển động trượt trên một bề mặt của vật khác thì bề mặt tác dụng lực lên vật tại chỗ tiếp xúc một lực ma sát trượt, cản trở chuyển động của vật trên bề mặt vật đó. Hình 1 2. Đặc điểm của lực ma sát trượt: - Lực ma sát trượt luôn luôn xuất hiện ở mặt tiếp xúc có hướng ngược với hướng chuyển động của vật. - Độ lớn của lực ma sát trượt không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc, không phụ thuộc vào tốc độ của vật mà phụ thuộc vào bản chất các mặt tiếp xúc. - Lực ma sát trượt tỉ lệ với độ lớn áp lực N: Fmst = mt .N 3. Hệ số ma sát trượt: - Hệ số tỉ lệ mt gọi là hệ số ma sát trượt, nó không có đơn vị. - Hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào bản chất của các mặt tiếp xúc. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về lực ma sát lăn (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Quan sát thí nghiệm hình 2 hãy nhận xét tính chất chuyển động của quả cầu? - Quả cầu chuyển động chậm dần nghĩa là quả cầu đã thu được gia tốc. Đại lượng nào truyền gia tốc cho vật? - Khi quả cầu đang lăn, tay ta không còn chạm vào quả cầu, vậy vật nào đã tác dụng lực lên quả cầu? - Vậy khi quả cầu đang lăn trên mặt bàn thì xuất hiện một lực làm cản trở chuyển động lăn của quả cầu, lực đó gọi là lực ma sát lăn. Vậy lực ma sát lăn xuất hiện khi nào? - Hướng như thế nào? - Quả cầu chuyển động chậm dần rồi dừng lại. - Lực truyền gia tốc cho vật - Mặt bàn tác dụng lực lên quả cầu. - Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt một vật khác. - Ngược với hướng chuyển động của vật. II. Ma sát lăn - Lực ma sát lăn xuất hiện khi một vật lăn trên mặt một vật khác và cản lại chuyển động lăn của vật. - Lực ma sát lăn cũng tỉ lệ với áp lực N giống như lực ma sát trượt, nhưng hệ số ma sát lăn nhỏ hơn hệ số ma sat trượt hàng chục lần. Hình 2 3. Hoạt động 3: Tìm hiểu về lực ma sát nghỉ (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Quan sát hình 3 khúc gỗ M có lực tác dụng lên nó không? - Nó chuyển động trên mặt bàn không? - Trạng thái chuyển động của nó có tuân theo định luật I NiuTon không? - Nếu khúc gỗ M vẫn đứng yên thì chắc chắn có một lực nào đó tác dụng lên nó cân bằng với lực kéo. Vậy vật nào tác dụng lực lên khúc gỗ? - Khi ta tác dụng lên khúc gỗ một lực kéo làm khúc gỗ có xu hướng chuyển động, nhưng khúc gỗ M vẫn đứng yên, vì mặt bàn tác dụng lên khúc gỗ M một lực cân bằng với lực kéo nhằm làm cản trở xu hướng chuyển động của khúc gỗ M nên nó vẫn đứng yên, lực ấy gọi là lực ma sát nghỉ. - Vậy lực ma sát nghỉ xuất hiện khi nào? - Khúc gỗ M chịu tác dụng của hai lực đó là lực kéo và lực ma sát nghỉ nhưng nó vẫn đứng yên. Vậy lực kéo và lực ma sát nghỉ tác dụng lên khúc gỗ như thế nào? - Vậy lực ma sát nghỉ luôn luôn cân bằng với ngoại lực tác dụng lên vật, hướng song song với mặt tiếp xúc. - Ví dụ 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 hường về phía trước làm cho người đi được. - Ngoài trọng lực và phản lực cân bằng, Thì khúc gỗ còn bị kéo bởi lực căng của sợi dây. - Nó đứng yên. - Theo định luật I NiuTon. - Mặt bàn. - Ghi nhận. - Khi một vật có xu hướng chuyển động trên bề mặt một vật khác thì xuất hiện ở mặt tiếp xúc một lực ma sát nghỉ, cản trở chuyển động của vật. - Hai lực này cân bằng nhau. - Ghi nhận. III Ma sát nghỉ 1. Đặc điểm của lực ma sát nghỉ: - Lực ma sát còn có thể xuất hiện ở mặt tiếp xúc kể cả khi vật đứng yên gọi là lực ma sát nghỉ. - Lực ma sát nghỉ có hướng ngược với hướng của ngoại lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc, có độ lớn bằng độ lớn của ngoại lực tác dụng, khi vật còn chưa chuyển động - Lực ma sát nghỉ có độ lớn cực đại. Lực ma sát trượt nhỏ hơn lực ma sát nghỉ cực đại. m M Hình 3 2. Vai trò của lực ma sát nghỉ: Ma sát nghỉ trong nhiều trường hợp đóng vai trò là lực phát động làm cho các vật chuyển động. 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò ( 5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Trả lời C2 2. Làm các bài tập: 7, 8 SGK trang 79. 1a. Hòn bi chuyển động chậm dần vì giữa hòn bi và mặt sàn có lực ma sát lăn, lực này cản trở chuyển động của hòn bi. 1b. Vì lực ma sát lăn giữa hòn bi và mặt sàn khá nhỏ. 2. Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY