SGK Vật Lí 10 - Bài 16. Thực hành: Xác định hệ số ma sát
THỰC HÀNH : Xác định Hệ Số ma sát Hình 16.1. Bộ thí nghiệm xác định hệ số ma sát. - 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. 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). - CO SỜ Lí THUYẾT Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng p, với góc nghiêng a so với mặt nằm ngang. Khi a nhỏ, vật vẫn nằm yên trên p, không chuyển động. Tăng dần độ nghiêng, a > aQ, vật chuyển động trượt xuống với gia tốc a. Độ lớn của a chỉ phụ thuộc góc nghiêng a và hệ số - gọi là hệ số ma sát trượt: a = g(sina —/LtịCosà) (16.1) Bằng cách đo a và a, ta xác định được hệ số ma sát trượt pt: Hị = tana - “ f 16.2T gcosa UO.ZI Gia tốc a xác định theo công thức : <3 = -y, trong đó quãng r đường đi được s đo bằng thước milimét, thời gian t đo bằng đồng hồ đo thời gian hiện số, điều khiển bằng công tắc và cổng quang điện. Góc nghiêng a có thể đọc ngay trên thước đo góc có quả dọi, gắn vào mặt phẳng nghiêng. Ill - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM Mặt phẳng nghiêng có gắn thước đo góc và quả dọi. Nam châm điện gắn ở đầu H của mặt phẳng nghiêng, có hộp công tắc đóng ngắt để giữ và thả vật trượt. Giá đỡ mặt phẳng nghiêng. Trụ kim loại (thép) đường kính 3 cm, cao 3 cm dùng làm vật trượt. Máy đo thời gian có cổng quang điện E. Thước thẳng 800 mm. Một ke vuông ba chiều dùng xác định vị trí đầu của vật trượt. - LẮP RÁP THÍ NGHIỆM 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. Hạ thấp khớp nối để giảm góc nghiêng a, 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 dọi song song với mặt phẳng của thước đo góc. V-TRÌNH Tự THÍ NGHIỆM Xác định góc nghiêng giói hạn aQ để vật bắt đẩu trượt trên mặt phẳng nghiêng Đặt mặt đáy trụ thép lên mặt phẳng nghiêng. Tăng dần góc nghiêng a 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. Khi vật bắt đầu trượt thì dừng đẩy. Đọc và ghi giá trị aQ vào Bảng 16.1. Đo hệ số ma sát trượt Đưa khớp nối lên vị trí cao hơn để tạo góc nghiêng a > a0. Đọc giá trị a, ghi vào Bảng 16.1. Đồng hồ đo thời gian làm việc ở MODE A B và thang đo 9,999 s. Bật khoá 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. Xác định vị trí ban đầu s0 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 50 của trụ thép trên thước đo. Ghi giá trị ÍQ vào Bảng 16.1. Nới lỏng vít để dịch chuyển cổng quang điện E đến vị trí cách s0 một khoảng 5 = 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. 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 ẤQ và lặp lại thêm 4 lần phép đo thời gian t. Kết thúc thí nghiệm : Tắt điện đồng hồ đo thời gian. 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 và tên: ; Lớp: ; Ngày: Tên bài thực hành : Trà 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 ? Kết quả thục hành Bảng 16.1. Xấc định hệ số ma sát trượt. a0 = ; ữ = ± SO = ’ s = ± Sõ n t a = — t2 ụ. = tana — gcosa A/Zt 1 2 3 4 5 Giá trị trung bình Tính gia tốc a, hệ số ma sát trượt /Ảị ứng với mỗi lần đo. Tính giá trị trung bình và sai số tuyệt đối trung bình của ụ.ị theo Bảng 16.1. Viết kết quả xác định hệ số ma sát trượt: = +ẶŨ, = ..... ± CÂU HỎI 1. So sánh giá tri hệ số ma sát trượt xác định được 2. Trong phép đo này, khi tính sai số phép đo ựị bằng thực nghiệm với hệ số ma sát trượt cho ta đg bỏ qua những |Oạj sai số nào ? trong Bảng 13.1 (sách giáo khoa Vật lí 10) ?