Bồi dưỡng Học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 10 - Thiết kế một số phương án đo hệ số ma sát trượt

Nội dung text: Bồi dưỡng Học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 10 - Thiết kế một số phương án đo hệ số ma sát trượt

1. Thiết 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 = m tg = h/l . Đo h và l ta tính đ•ợc k. Ph•ơng án 2: dùng cân. h Bố trí nh• hình vẽ. Thay đổi m cho tới khi hệ bắt đầu tr•ợt. Lúc đó hệ số ma sát l m k = M M *) Nhận xét: Trong ph•ơng án này, có thể thay hệ bằng dây xích. Khi vật bắt đầu tự tr•ợt m x k = Lx x và L tỉ lệ với số mắt đếm đ•ợc. x 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: M mg kMg 1 k a = g. m M 2 Vận tốc của M ngay tr•ớc khi chạm đất : m 1 k v2 2 ah 2 gh . g h (1 k ) (1) 2 + áp dụng định luật bảo toàn năng l•ợng : Mv2/2 = kMgs v2 = 2kgs (2) h h Từ (1) và (2) tìm đ•ợc : k hs 2 Gọi L là quãng đ•ợng tổng cộng mà M đi đ•ợc thì h L = h + s s = L – h . Vậy k 2Lh 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 A O B 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 l0 l dừng lại. Đo khoảng cách AB = s. áp dụng định luật bảo toàn năng l•ợng ta có: mgs = k l2/ 2 (2) l l l l Từ (1) và (2) ta có:  0 22ss Đo l, l0, s ta sẽ tìm đ•ợc 
2. Ph•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. A m h B C D 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 AB h Với AC.cos = BC ta tìm đ•ợc : k (L = BC ) BC CD L *) 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 H quanh A. M H H h Vậy mg = F.h = k.mgh k = 2 2h 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.