ThiÕt kÕ mét sè ph¬ng ¸n ĐO HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT – VẬT LÍ THẦY THANH Trích tài liệu chuyên đề “ Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lí THPT ” Ph¬ng ¸n 1 sö dông mÆt ph¼ng nghiªng §Æt vËt trªn mÆt ph¼ng nghiªn[.]
Trang 1Thiết kế một số ph-ơng án ĐO HỆ SỐ MA SÁT TRƯỢT – VẬT LÍ THẦY THANH
Trớch tài liệu chuyờn đề: “ Bồi dưỡng học sinh giỏi vật lớ THPT ”
Ph-ơng án 1: sử dụng mặt phẳng nghiêng
Đặt vật trên mặt phẳng nghiêng tăng dần góc cho đến khi
vật bắt đầu tr-ợt trên mặt phẳng nghiêng Lúc đó hệ số ma sát k =
tg = h/l
Đo h và l ta tính đ-ợc k
Ph-ơng án 2: dùng cân
Bố trí nh- hình vẽ Thay đổi m cho tới khi hệ bắt đầu tr-ợt
Lúc đó hệ số ma sát
k = m
M
*) Nhận xét: Trong ph-ơng án này, có thể thay hệ bằng dây
xích Khi vật bắt đầu tự tr-ợt
k = x
L x
x và L tỉ lệ với số mắt đếm đ-ợc
Ph-ơng án 3: Cho vật chuyển động chậm dần đều
Chọn hai vật có khối l-ợng m = M Thả cho m rơi từ độ cao h
Sau khi m tới đất, M còn đi thêm một đoạn s Ta có:
a =
2
1 k
g M m
kMg
mg
Vận tốc của M ngay tr-ớc khi chạm đất :
2
k
v ah gh g h k
+ áp dụng định luật bảo toàn năng l-ợng : Mv2/2 = kMgs v2 = 2kgs (2)
Từ (1) và (2) tìm đ-ợc :
2
h k
h s
Gọi L là quãng đ-ợng tổng cộng mà M đi đ-ợc thì
L = h + s s = L – h Vậy
2
h k
L h
Ưu điểmcủa ph-ơng pháp này là loại bỏ đ-ợc sai số chủ quan
Ph-ơng án 4: Dùng năng l-ợng đàn hồi
B-ớc1: Treo vật khối l-ợng m vào đầu lò xo (hình 1) Dùng
th-ớc đo chiều dài tự nhiên l0 của lò xo và chiều dài l của lò xo
khi vật nằm cân bằng Khi đó l = l – l0 = mg/k (1)
B-ớc 2 : Gắn chặt một đầu lò xo vào giá đỡ (hình 2) Đặt
cho vật tiếp xúc lò xo ( không gắn với lò xo ), đánh dấu vị trí O
của vật
B-ớc 3 : Trên mặt phẳng ngang, lấy điểm A với OA = l
Đ-a vật đến vị trí A, lò xo nén một đoạn l Thả vật tự do, vật đến vị trí B thì
dừng lại Đo khoảng cách AB = s
áp dụng định luật bảo toàn năng l-ợng ta có: mgs = kl2/ 2 (2)
Từ (1) và (2) ta có: 0
l l l
Đo l, l0, s ta sẽ tìm đ-ợc
m
h
l
m
M
x
m
M
h
l
l0
l
A
O
B
Trang 2Ph-ơng án 5 : Cho vật tr-ợt từ cao
Mặt phẳng nghiêng và mặt ngang cùng hệ số ma sát Bố trí thí nghiệm nh- hình vẽ
Cho vật tr-ợt từ A không vận tốc ban đầu Vật tr-ợt xuống mặt phẳng nghiêng và dừng lại tại D trên mặt phẳng ngang
áp dụng định luật bảo toàn năng l-ợng ta có :
mg.AB = kmgcos.AC + kmg.CD
Với AC.cos = BC ta tìm đ-ợc : k AB h
*) L-u ý : Sử dụng vật kích th-ớc nhỏ và các mặt nghẳng AC, CD phải dài, góc nhỏ để khắc phục va chạm của vật với mặt phẳng ngang tại C
Ph-ơng án 6 : Kéo cho vật đổ
áp dụng với khối có kích th-ớc lớn
Lúc đầu tác dụng F ở M rất gần A sao cho vật bắt đầu tr-ợt: F =
kmg
Nâng dần M lên cao khi đến vị trí N nào đó thì vật bắt đầu quay
quanh A
Vậy mg
2
H
= F.h = k.mgh k =
2
H h
Đo h = AN, H = AB ta sẽ đo đ-ợc k
Ưu điểm: không cần biết F bằng bao nhiêu nên ta tránh đ-ợc sai số
Ph-ơng án 7: Đo bằng lực kế
Móc lực kế vào vật và kéo vật theo ph-ơng ngang cho vật chuyển
động đều với vận tốc v nhỏ, sau đó đo trọng l-ợng P
Lúc đó hệ số ma sát k = F / P
Nh-ợc điểm vì sai số chủ quan lớn
h
m
A
D
C
B
H
h
M