Trong thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt gia tốc a được tính theo công thức

THỰC HÀNH: ĐO HỆ SỐ MA SÁT I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Chứng minh được các công thức 16.2 trong SGK, từ đó nêu được phương án thực nghiệm đo hệ số ma sát trượt theo phương pháp động lực học [gián tiếp qua gia tốc a và góc nghiêng ]. 2. Kỹ năng: - Rèn luyện kỹ năng thực hành: Lắp ráp được thí nghiệm theo phương án đã chọn, biết cách sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số điều khiển bằng nam châm điện có công tắc và cổng quang điện để đo chính xác khoảng thời gian chuyển động của vật. - Tính và viết đúng kết quả phép đo, với các chữ số có nghĩa cần thiết. 3. Thái độ: - Cẩn thận, chính xác khi làm thí nghiệm. III. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: - GV chuẩn bị cho mỗi nhóm HS: + Mặt phẳng nghiêng có thước đo góc và quả dọi. + Nam châm điện có hộp công tắc đóng ngắt để giữ và thả vật. + Giá đỡ mặt phẳng nghiêng có thể thay đổi độ cao điểm kê nhờ khớp nối. + Trụ kim loại đường kính 3cm, cao 3cm. + Đồng hồ đo thời gian hiện số, chính xác 0,001s, cổng quang điện E. + Thước kẻ vuông để xác định vị trí ban đầu của vật, thước thẳng 100m. 2. Học sinh: - Ôn tập lại bài cũ. - Giấy kẻ ô, báo cáo thí nghiệm. IV. TIẾN TRÌNH DẠY - HỌC: 1. Ổn định lớp: 1 phút 2. Kiểm tra bài cũ: 10 phút - Nêu những đặc điểm của lực ma sát trượt, lực ma sát lăn, ma sát nghỉ. Viết công thức của lực ma sát trượt. - Trình bày phương án thực hiện đo hệ số ma sát trượt sử dụng mặt phẳng nghiêng? 3. Bài mới: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung ghi bảng Hoạt động 1: Xây dựng cơ sở lý thuyết: - Nêu mục đích của bài thực hành. - Hướng dẫn xác định các lực tác dụng lên một vật trượt trên mặt phẳng nghiêng. - Hướng dẫn: Áp dụng định luật II Niutơn cho vật. Hoạt động 2: Tìm hiểu bộ dụng cụ: - Giới thiệu các thiết bị có trong bộ dụng cụ. - Tìm công thức tính gia tốc của vật trượt xuống dọc theo mặt phẳng nghiêng. - Chứng minh công thức tính hệ số ma sát trượt. - Tìm hiểu các thiết bị có trong bộ dụng cụ của nhóm. I. Mục đích: - Vận dụng phương pháp động lực học để nghiên cứu lực ma sát tác dụng vào một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng. - Đo hệ số ma sát trượt và so sánh giá trị thu được với số liệu bảng 13.1 SGK. II. Cở sở lý thuyết: - Vật trượt từ trên mặt phẳng nghiêng xuống với gia tốc: ]cossin[tga  - Bằng cách đo a và α, xác định được hệ số ma sát trượt: costangat 22Sat với: a được xác định: góc nghiêng α xác định ngay trên - Hướng dẫn cách thay đổi độ nghiêng và điều chỉnh thăng bằng cho máng nghiêng. Hoạt động 3: Hoàn chỉnh phương án thí nghiệm: - Gợi ý từ biểu thức tính hệ số ma sát trượt. - Hướng dẫn: Sử dụng thước đo góc và quả dọi có sẵn hoặc đo các kích thước của mặt phẳng nghiêng. - Nhận xét và hoàn chỉnh phương án thí nghiệm của các nhóm. Hoạt động 4: Tiến hành thí nghiệm: - Hướng dẫn các nhóm - Xác định chế độ hoạt động của đồng hồ hiện số phù hợp với mục đích thí nghiệm. - Nhận biết các đại lượng cần đo trong thí nghiệm. - Tìm phương án đo góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng. - Đại diện một nhóm trình bày phương án đo gia tốc. Các nhóm khác nhận xét. - Tiến hành thí nghiệm thước đo góc có quả dọi, gắn vào mặt phẳng nghiêng. III. Dụng cụ thí nghiệm: IV. Lắp ráp thí nghiệm: V. Trình tự thí nghiệm: 1. Xác định góc nghiêng giới hạn αo để vật bắt đầu trượt trên mặt phẳng nghiêng: - Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng, tăng dần góc nghiêng  - Khi vật bắt đầu trượt thì dừng lại, đọc và ghi giá trị 0 2. Đo hệ số ma sát trượt: - Đồng hồ đo thời gian làm việc ở Mode A  B, thang đo 9,999s. - Xác định vị trí ban đầu s0 của trụ thép và ghi giá trị s0 vào bảng 16.1. - Dịch chuyển cổng quang điện E [làm thí nghiệm]. - Theo dõi HS. Hoạt động 5: Xử lý kết quả: - Gợi ý: Nhắc lại cách tính sai số và viết kết quả. - Yêu cầu trả lời câu hỏi 2 trang 87 SGK. theo nhóm. - Ghi kết quả vào bảng 16.1. - Hoàn thành bảng 16.1. - Tính sai số của phép đo và viết kết quả. - Chỉ rõ loại sai số đã bỏ qua trong khi lấy kết qủa. đến vị trí cách s0 một khoảng s = 400mm. - Nhấn nút RESET trên mặt đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0000. - Ấn nút trên công tắc để thả cho vật trượt. - Đọc và ghi thời gian trượt t vào bảng 16.1. - Đặt lại trụ thép vào vị trí s0 và lặp lại thêm 4 lần phép đo thời gian t.

• Chuẩn bị thực hành và tiến hành thí nghiệm
• Viết báo cáo thực hành
• Trả lời câu hỏi SGK trang 92

• Vận dụng phương pháp động lực học để nghien cứu lực ma sát tác dụng vào một vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng.
• Xác định hệ số ma sát trượt, so sánh giá trị thu được từ thực nghiệm với số liệu cho trong bảng 13.1 [Sách giáo khoa vật lý 10]

• Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng P, góc nghiêng α.
• Khi góc nghiêng α lớn, vật chuyển động trượt xuống dốc với gia tốc a:
• Độ lớn gia tốc a chỉ phụ thuộc góc nghiêng α và hệ số μt hệ số ma sát trượt:

a = g.[sinα – μt.cosα] 

• Bằng cách đo a và α ta xác định được hệ số ma sát trượt μt

$\mu _{t}=tan\alpha -\frac{a}{gcos\alpha }$ trong đó a = $\frac{2s}{t^{2}}$

III. Dụng cu thí nghiệm

Chuẩn bị các dụng cụ:

1. Mặt phẳng nghiêng có gắn thước đo góc và quả dọi.
2. Nam châm điện gắn ở đầu H của mặt phẳng nghiêng, có hộp công tăc đóng ngắt để giữ và thả trượt vật.
3. Giá đỡ mặt phẳng nghiêng.
4. Trụ kim loại dường kính 3cm, cao 3 cm
5. Máy đo thời gian có cổng quang điện E.
6. Thước thẳng 800mm
7. Một eke vuông ba chiều

IV. Lắp ráp thí nghiệm

• Đặt máng nghiêng có lắp nam châm điện và cổng quang điện E lên giá đỡ.
• Nam châm điện N lắp với đầu H của máng nghiêng, nối qua hộp công tắc và cắm vào ổ A của đồng hồ đo thời gian nhờ một phích cắm có 5 chân. Cổng quang điện E nối vào ổ B của đồng hồ đo thời gian.
• Hạ thấp khớp nối để giảm góc nghiêng α sao cho khi đặt mặt đáy trụ thép lên máng, trụ không thể trượt xuống.
• Điều chỉnh thăng bằng của máng nghiêng sao cho dây dọi song song với mặt phẳng của thước đo góc.

V. Trình tự thí nghiệm

1. Xác định góc nghiêng giới hạn α0 để vật bắt đầu trượt trên mặt phẳng nghiêng 

• Đặt mặt trụ thép lên mặt phẳng nghiêng. Tăng dần góc nghiêng α
• Khi vật bắt đầu trượt thì dừng. Đọc và ghi giá trị α0 vào bảng 16.1

2. Đo hệ số ma sát trượt

• Đưa khớp nối lên vị trí cao hơn để tạo góc nghiêng α > α0. Đọc giá trị α , ghi vào băng 16.1.
• Bật khóa K để đưa điện vào đồng hồ đo thời gian hiện số.
• Xác định vị trí ban đầu s0 của trụ thép. Ghi giá trị s0 vào bảng 16.1
• Dịch chuyển cổng quang điện E đến vị trí các  s0 một khoảng s = 400m. Nhấn nút RESET của đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0.000.
• Ấn nút trên hộp công tắc để thả cho vật trượt, rồi nhả nhanh trước khi vật đến cổng E. Đọc và ghi thời gian trượt t vào bảng 16.1.
• Đặt lại trụ thép vào vị trí  s0  và lặp lại thêm 4 lần phép đo thời gian t.
• Kết thúc thí nghiệm: Tắt đồng hồ đo thời gian.

B. Báo cáo thực hành

1. Trả lời câu hỏi

Lực ma sát xuất hiện khi nào ? Kể tên các loại lực ma sát và viết công thức tính hệ số ma sát trượt ? Phương pháp xác định hệ số ma sát trượt dùng mặt phẳng nghiêng?

Hướng dẫn:

• Lực ma sát xuất hiện trượt xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một bề mặt.
• Các loại lực ma sát gồm có: ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát nghỉ.
• Công thức tính hệ số ma sát trượt:

$\mu _{t}=tan\alpha -\frac{a}{gcos\alpha }$

• Cách xác định hệ số ma sát trượt dùng mặt phẳng nghiêng là:
• Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng P, với góc nghiêng α so với mặt nằm ngang. Khi α nhỏ, vật vẫn nằm yên trên P, không chuyển động. Khi ta tăng dần độ nghiêng α ≥ α0, vật chuyển động trượt xuống dưới với gia tốc a. Độ lớn của a chỉ phụ thuộc góc nghiêng α và hệ số μt - gọi là hệ số ma sát trượt:
• Bằng cách đo a và α ta xác định được hệ số ma sát trượt μt:

$\mu _{t}=tan\alpha -\frac{a}{gcos\alpha }$

2. Kết quả thực hành

Bảng 16.1. Xác định hệ số ma sát trượt

a,

b, Kết quả xác định hệ số ma sát trượt:

$\mu _{t}=\overline{\mu _{t}}+\overline{\Delta \mu _{t}}=0,241\pm 0,003$

C. Trả lời câu hỏi SGK trang 92

1. So sánh giá trị hệ số ma sát trượt xác định được bằng thực nghiệm và hệ số ma sát trượt cho ở bảng 13.1 [sách giáo khoa vật lý 10?

Hướng dẫn: 

So sánh hệ số ma sát trượt đã tính được với hệ số ma sát trượt trong bảng 13.1

2. Trong phép đo này, khi tính sai số phép đo μt đã bỏ qua những sai số nào?

Hướng dẫn: 

Trong phép đo này, khi tính sai số phép đo μt đã bỏ qua sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Từ khóa tìm kiếm: Giải sách giáo khoa vật lý 10, thực hành Xác định hệ số ma sát, báo cáo thực hành Xác định hệ số ma sát, giải bài báo cáo thực hành Xác định hệ số ma sát sgk vật lý 10 trang 89