Bài 16: Thực Hành Xác Định Hệ Số Ma Sát – Vật Lý Lớp 10

Chương II: Động Lực Học Chất Điểm – Vật Lý Lớp 10

Bài 16: Thực Hành Xác Định Hệ Số Ma Sát

Nội dung Bài 16 : Thực Hành Xác Định Hệ Số Ma Sát thuộc Chương II : Động Lực Học Chất Điểm môn Vật Lý Lớp 10. Giúp những ban ôn tập lại cơ sở lí thuyết, cùng với đó là nắm vững những tính năng và nguyên tắc hoạt động giải trí của đồng hồ đeo tay đo thời hạn hiện số bằng nam châm từ điện, sau đó hướng dận lắp ráp tốt bộ dụng cụ thí nghiệm. Từ đó, những bạn có thế tự minh rèn luyện kiến thức và kỹ năng thực hành, rèn luyện những thao tác một cách khôn khéo để tìm ra chiêu thức đó góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng, và xác định đúng hệ số ma sát .

I. Mục Đích

Vận dụng giải pháp động lực học để điều tra và nghiên cứu lực ma sát công dụng vào một vật hoạt 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 lí 10 ). ( Bài 13 – SGK Vật Lí 10 ) .

II. Cơ Sở Lý Thuyết

Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng P., với góc nghiêng α so vơi mặt nằm ngang. Khi α nhỏ, vật vẫn nằm yên trên P., không hoạt động. Tăng dần độ nghiêng, \ ( α ≥ α_0 \ ), vật hoạt động trượt xuống với tần suất a. Độ lớn của a chỉ nhờ vào góc nghiêng α và hệ số \ ( μ_t \ ) – gọi là hệ số ma sát trượt :

\(\)\(a = g(sinα – μ_tcosα)\) (16.1)

Bằng cách đo a và α, ta xác định được hệ số ma sát trượt \ ( μ_t \ ) :
\ ( μ_t = tanα – \ frac { a } { gcosα } \ ) ( 16.2 )
Gia tốc a xác định theo công thức : \ ( a = \ frac { 2 s } { t ^ 2 } \ ), trong đo quãng đường đi được s đo bằng thước milimét, thời hạn t đo bằng đồng hồ đeo tay đo thời hạn hiện số, tinh chỉnh và điều khiển bằng công tắc nguồn và cổng quang điện. Góc nghiêng α hoàn toàn có thể đọc ngay trên thước đo góc có quả dọi, gắn vào mặt phẳng nghiêng .

III. Dụng Cụ Thí Nghiệm

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 tắc đóng ngắt để giữ và thả vật trượt.

3. Giá đỡ mặt phẳng nghiêng.

4. Trụ kim loại (thép) đường kính 3 cm, cao 3 cm dùng làm vật trượt.

5. Máy đo thời gian có cổng quang điện E.

6. Thước thẳng 800 mm.

7. Một ke vuông ba chiều dùng xác định vị trí đầu của vật trượt.

IV. Lắp Ráp Thí Nghiệm

1. Đặt máng nghiêng có lắp nam châm điện N (Hình 16.1) và cổng quang điện E lên giá đỡ. Nam châm điện N được lắp ở đầu H của máng nghiêng, nối qua hộp công tắc và cắm vào ổ A của đồng hồ đo thời gian (Xem Hình 8.2, Bài 8) nhờ một phích cắm có 5 chân. Cổng quang điện E nối vào ổ B của đồng hồ đo thời gian.

2. Hạ thấp khớp nối để giảm góc nghiêng, sao cho khi đặt mặt đáy trụ thép lên máng, trụ không thể tự trượt xuống. Điều chỉnh thăng bằng cho máng nghiêng nhờ các chân vít của giá đỡ, sao cho dây doi song song với mặt phẳng của thước đo góc.

V. Trình Tự Thí Nghiệm

1. Xác định góc nghiêng giới hạn \(α_0\) để vật bắt đầu trượt trên mặt phẳng nghiêng

a. Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng. Tăng dần góc nghiêng α bằng cách đẩy từ từ đầu I của nó, để máng nghiêng trượt trên thanh ngang của giá đỡ. Chú ý giữ chắc giá đỡ.

b. Khi vật bắt đầu trượt thì dừng đẩy. Đọc và ghi giá trị \(α_0\) vào Bảng 16.1.

2. Đo hệ số ma sát trượt

a. Đưa khớp nối lên vị trí cao hơn để tạo góc nghiêng \(α > a_0\). Đọc giá trị α, ghi vào Bảng 16.1.

b. Đồng hồ đo thời gian làm việc ở MODE A ↔ B và thang đo 9,999s. Bật khóa K để đưa điện vào đồng hồ đo thời gian hiện số. Khi đó nam châm điện được cấp điện từ ổ A của đồng hồ có thể hút và giữ trụ thép trên mặt phẳng nghiêng.

c. Xác định vị trí ban đầu \(s_0\) của trụ thép: Đặt trụ thép lên đầu H của máng nghiêng, sát với nam châm, mặt đáy tiếp xúc với mặt phẳng nghiêng. Dùng chiếc ke áp sát mặt nghiêng, đẩy ke đến vị trí chạm vào trụ thép, để xác định vị trí đầu \(s_0\) của trụ thép trên thước đo. Ghi giá trị \(s_0\) vào Bảng 16.1.

d. Nới lỏng vít để dịch chuyển cổng quang điện E đến vị trí cách \(s_0\) một khoảng s = 400 mm, rồi vặn vít hãm cố định vị trí cổng E trên máng nghiêng. Nhấn nút RESET của đồng hồ để đưa chỉ thị số về giá trị 0. 000.

e. 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.

f. Đặt lại trụ thép vào vị trí \(s_0\) và lặp lại thêm 4 lần phép đo thời gian t.

Kết thúc thí nghiệm : Tắt điện đồng hồ đeo tay đo thời hạn .

Chú ý: Hệ số ma sát phụ thuộc nhiều vào trạng thái bề mặt tiếp xúc giữa các vật (bụi, ẩm ướt, các vật bám dính trên mặt…). Vì vậy cần lau sạch các bề mặt tiếp xúc của máng nghiêng và vật trượt trước khi thực hiện phép đo.

Báo Cáo Thực Hành

Họ Tên … … … … … … … … … Lớp : … … … … … … … … … … … …. Ngày : … … … … … … … … … … … … … …
Tên bài 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?

– Lực ma sát Open ở mặt tiếp xúc của vật đang trượt trên một mặt phẳng .
– Các loại lực ma sát : ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát nghỉ .
– Công thức tính hệ số ma sát trượt :
\ ( μ_t = \ frac { μ_ { mst } } { N } \ ) ( trượt ngang )
\ ( μ_t = tanα – \ frac { a } { g. cosα } \ ) ( trượt ngiêng )
– Cách xác định hệ số ma sát trượt dùng mặt phẳng nghiêng là :

Cách 1:

Thả vật trượt tự do trên mặt phẳng nghiêng, kiểm soát và điều chỉnh góc nghiêng sao cho vật hoạt động trượt đều. Gọi góc trượt ấy là A ( lấy số đo ) thì hệ số ma sát trượt :
k = tanA – đây là hệ số ma sát trượt “ động ” .
Còn nếu ta để vật lên mặt nghiêng rồi tăng dần góc nghiêng, đến khi vật mở màn hoạt động thì đo góc nghiêng “ B ” ấy. Hệ số ma sát trượt nghỉ : f = tanB
Dĩ nhiên thì nghiệm ( thực nghiệm ) này phải triển khai 3 – 5 lần, rồi lấy hiệu quả là trung bình cộng những hiệu quả ( vô hiệu những tác dụng lệch quá ) .

Cách 2:

Kéo vật hoạt động đều trên mặt phẳng ngang, dùng lực kế lò so để đo lực kéo F [ N ], dùng cân để xác định khối lượng “ m ” [ kg ] của vật. Hệ số ma sát trượt “ động ” của vật là :
\ ( k = \ frac { F } { m. g }, g = 9,81 m / s ^ 2 \ ) – tần suất trọng trường .
Nếu lực đo F [ N ] cho vật lúc đang đứng yên và mở màn hoạt động thì hệ số ma sát trượt “ f ” gọi là ma sát nghỉ :
\ ( f = \ frac { F } { m. g } \ )

Ma sát nghỉ bao giờ cũng lớn hơn ma sát động: f > k.

Mục đích:

– Vận dụng giải pháp động lực học để nghiên cứu và điều tra lực ma sát tính năng vào một vật hoạt động trên mặt phẳng nghiêng .
– Đo hệ số ma sát nghỉ cực lớn, hệ số ma sát trượt, so sánh những giá trị từ thí nghiệm .

2. Kết quả thực hành

Bảng 16.1. Đo hệ số ma sát trượt .

a. Tính gia tốc a, hệ số ma sát trượt \(μ_t\) ứng với mỗi lần đo. Tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối trung bình của \(μ_t\) theo bảng 16.1

b. Viết kết quả của phép đo hệ số ma sát trượt: \(μ_t = \overline{μ_t} ± \overline{Δμ_t} = 0,241 ± 0,003\)

Nội dung Bài 16 : Thực Hành Xác Định Hệ Số Ma Sát thuộc Chương II : Động Lực Học Chất Điểm môn Vật Lý Lớp 10. Giúp những bạn ôn tập lại cơ sở lí thuyết, nắm vững những tính năng và nguyên tắc hoạt động giải trí của đồng hồ đeo tay đo thời hạn hiện số bằng nam châm từ điện, lắp ráp tốt bộ dụng cụ thí nghiệm. Qua đó, những bạn hoàn toàn có thể rèn luyện kĩ năng thực hành, rèn luyện thao tác khôn khéo để tìm ra giải pháp đo góc nghiêng của mặt phẳng nghiêng, xác định đúng hệ số ma sát. Hình thành và tăng trưởng kĩ năng thao tác khoa học, trung thực, tự tin, mê hồn khám phá khoa học .

4.8/5 (104 bình chọn)

Related

Source: https://laodongdongnai.vn
Category: Chia Sẻ Kiến Thức