Giải bài 16 vật lí 10: Thực hành: Xác định hệ số ma sát

Nội dung bài học gồm ba phần:

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

A. Chuẩn bị thực hành và tiến hành thí nghiệm

I. Mục đích

  • 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)

II. Cơ sở lý thuyết

  • 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

$mu _{t}=tanalpha -frac{a}{gcosalpha }$ 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:

$mu _{t}=tanalpha -frac{a}{gcosalpha }$

  • 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:

$mu _{t}=tanalpha -frac{a}{gcosalpha }$

2. Kết quả thực hành

Bảng 16.1. Xác định hệ số ma sát trượt

a,

α0 α (rad)
tanα
cosα s
20 0,349 0,364 0,94 0,6
n t a = $frac{2s}{t^{2}}$ $mu _{t}=tanalpha -frac{a}{gcosalpha }$ $Delta mu _{t}$
1 1,014 1,167 0,237 0,004
2 1,02 1,153 0,239 0,002
3 1,043 1,103 0,244 0,003
4 1,038 1,114 0,243 0,002
5 1,044 1,101 0,241 0,003
Giá trị trung bình 1,032 1,128 0,241 0,003

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

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

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.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Học tập

Bài viết hay nhất

Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Cách Nấu Chè Trôi Nước Bằng Bột Năng Ngon Độc Đáo, Cách Nấu Chè Trôi Nước Ngon Dẻo Mềm Không Bị Cứng
Cách Nấu Chè Trôi Nước Bằng Bột Năng Ngon Độc Đáo, Cách Nấu Chè Trôi Nước Ngon Dẻo Mềm Không Bị Cứng
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Cách Nấu Nước Đường Ăn Sương Sâm, Cách Làm Thạch Sương Sâm
Cách Nấu Nước Đường Ăn Sương Sâm, Cách Làm Thạch Sương Sâm
Giải GDQP- AN 11 bài 3: Bảo vệ chủ quyền lãnh thổ và biên giới quốc gia
Giải GDQP- AN 11 bài 2: Luật Nghĩa vụ quân sự và trách nhiệm của học sinh
Cách Nấu Bánh Đa Bò Nhừ Hải Phòng, 10 Món Ngon Hải Phòng Nhất Định Phải Thử
Cách Nấu Bánh Đa Bò Nhừ Hải Phòng, 10 Món Ngon Hải Phòng Nhất Định Phải Thử
Hướng Dẫn: 6 Cách Nấu Bò Kho Bằng Thịt Heo, Cách Nấu Bò Kho Ngon Đúng Điệu Chấm Bánh Mì Chuẩn
Hướng Dẫn: 6 Cách Nấu Bò Kho Bằng Thịt Heo, Cách Nấu Bò Kho Ngon Đúng Điệu Chấm Bánh Mì Chuẩn
Tip Phối Đồ Với Giày Mlb Cho Nam Nữ Cực Chất, Beecost Mua Thông Minh
Tip Phối Đồ Với Giày Mlb Cho Nam Nữ Cực Chất, Beecost Mua Thông Minh
Cách Nấu Cháo Bằng Nồi Nấu Chậm Qua Đêm, Bí Quyết Nấu Cháo Cho Bé Cực Nhàn Vẫn Ngon
Cách Nấu Cháo Bằng Nồi Nấu Chậm Qua Đêm, Bí Quyết Nấu Cháo Cho Bé Cực Nhàn Vẫn Ngon
Cách Nấu Cháo Đu Đủ Cho Bé Ăn Đu Đủ Chín, Cháo Đu Đủ Nấu Thịt Và Trứng Gà Cho Bé
Cách Nấu Cháo Đu Đủ Cho Bé Ăn Đu Đủ Chín, Cháo Đu Đủ Nấu Thịt Và Trứng Gà Cho Bé
Cách Nấu Xôi Bằng Nồi Cơm Điện Tử Toshiba, Hướng Dẫn Sử Dụng Nồi Cơm Điện Toshiba
Cách Nấu Xôi Bằng Nồi Cơm Điện Tử Toshiba, Hướng Dẫn Sử Dụng Nồi Cơm Điện Toshiba
Cách Nấu Xương Chó Với Chuối Xanh Ăn Nhanh Kẻo Hết, Công Thức Cách Làm Thịt Chó Nấu Củ Chuối
Cách Nấu Xương Chó Với Chuối Xanh Ăn Nhanh Kẻo Hết, Công Thức Cách Làm Thịt Chó Nấu Củ Chuối
Cách Làm Mỡ Hành Ăn Chuối Nấu Chấm Muối Ớt Món Ăn, Món Chuối Già Nấu Chấm Muối Ớt Món Ăn
Cách Làm Mỡ Hành Ăn Chuối Nấu Chấm Muối Ớt Món Ăn, Món Chuối Già Nấu Chấm Muối Ớt Món Ăn