Hoạt động trang 73 Vật Lí 10: Quan sát hình 18.2 và thảo luận các tình huống sau

Đặt trên bàn một vật nặng có dạng hình hộp

- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động (Hình 18.2a). Lực nào đã ngăn không cho vật chuyển động?

- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F0 nào đó (Hình 18.2b) thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ gì?

- Khi vật đã trượt, ta chỉ cần đẩy vật bằng một lực nhỏ hơn giá trị F0  vẫn duy trì được chuyển động trượt của vật (Hình 18.2c). Điều đó chứng tỏ gì?

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết về lực ma sát nghỉ

Trả lời:

- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động. Lực ma sát nghỉ đã ngăn cản không cho vật chuyển động.

- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F0 nào đó thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ lực F0 lớn hơn lực ma sát nghỉ.

- Khi vật đã trượt, ta chỉ cần đẩy vật bằng một lực nhỏ hơn giá trị F0  vẫn duy trì được chuyển động trượt của vật. Điều này chứng tỏ lực ma sát trượt rất nhỏ, không thể cản trở chuyển động của vật.

II. Lực ma sát trượt

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

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 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 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 đầu tiên và lặp lại bước 3.

Thảo luận và phân tích:

a) Điều gì sẽ 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

Phương pháp giải:

Làm thí nghiệm

Trả lời:

Thí nghiệm 1:

a) Các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới kéo trượt đều là: trọng lực P, phản lực N, lực ma sát trượt Fmst 

Theo định luật 2 Newton, ta có:

Chọn chiều dương là chiều kéo của vật

Chiếu lên chiều dương, ta có:

=> Số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt

b) Thứ tự tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt: mặt giấy -> mặt gỗ

c) Khi thay đổi diện tích tiếp xúc, vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt sẽ thay đổi

Thí nghiệm 2: 

a) Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt sẽ giảm đi

b) Học sinh thực hiện thí nghiệm, lấy kết quả đo và tự vẽ đồ thị

c) Đặc điểm của lực ma sát trượt:

+ Điểm đặt: lên sát bề mặt tiếp xúc

+ Phương: song song với bề mặt tiếp xúc

+ Chiều: ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.

Xem thêm các bài giải Vật lí lớp 10 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Giải vật lí 10 trang 72 Tập 1

Giải vật lí 10 trang 73 Tập 1

Giải vật lí 10 trang 75 Tập 1

Giải vật lí 10 trang 76 Tập 1