Skkn xây dựng bài thí nghiệm về lực ma sát nhằm phát huy năng lực sáng tạo trong dạy học chủ đề lực ma sát vật lý 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT HOẰNG HĨA 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM VỀ LỰC MA SÁT
NHẰM PHÁT HUY NĂNG LỰC SÁNG TẠO TRONG
DẠY HỌC CHỦ ĐỀ LỰC MA SÁT – VẬT LÍ 10

Người thực hiện: Đỗ Thị Dương
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc môn: Vật lí

THANH HỐ NĂM 2021

skkn

1


I. MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu.....................................................................................1
3. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................2
II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM................................................3
1. Thực trạng, kết quả, hiện quả vấn đê nghiên cứu..........................................3
1.1. Thực trạng..............................................................................................3
1.2. Nguyên nhân của những tồn tại, hạn chế..............................................4
1.3. Phân tích, đánh giá và chỉ ra tính cấp thiết của sáng kiến.....................4

2. Giải pháp để thực hiện sáng kiến..................................................................5
2.1. Nội dung kiến thức trọng tâm về lực ma sát..........................................5
2.1.1. Giới thiệu hiện tượng ma sát...........................................................5
2.1.2 Phân loại lực ma sát..........................................................................5
2.1.3.Ứng dụng của ma sát........................................................................7
2.1.4.Các biện pháp làm giảm ma sát........................................................7
2.2. Hệ thống bài thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng ma sát.........................7
2.2.1. Cơng việc chuẩn bị.........................................................................7
2.2.2. Hệ thống bài thí nghiệm..................................................................9
2.2.2.1 . Đo hệ số ma sát theo phương ngang bằng lực kế....................9
2.2.2.2. Đo hệ số ma sát nghỉ bằng vật trượt trên mặt phẳng nghiêng..9
2.2.2.3. Xác định hệ số ma sát trượt thông qua gia tốc trượt và góc
nghiêng..................................................................................................9
2.2.2.4. Đề xuất một số phương án xác định hệ số ma sát....................9
2.3. Tóm tắt lí thuyết sai số...........................................................................9
2.3.1. Phép đo các đại lượng vật lí............................................................9
2.3.2. Sai số phép đo..................................................................................9
2.4. Thực hành các bài thí nghiệm..............................................................10
2.4.1. Đo hệ số ma sát theo phương ngang bằng lực kế.........................10
2.4.1.1.Sử dụng lực kế kéo đều vật theo phương ngang.....................10
2.4.1.2.Xác định lực ma sát trượt khi vật trượt đều.............................14
2.4.2. Đo hệ số ma sát nghỉ bằng vật trượt trên mặt phẳng nghiêng.......14
2.4.2.1. Đo góc nghiêng của tấm ván trượt để tính hệ số ma sát nghỉ
cực đại.................................................................................................14
2.4.2.2. Xác định góc nghiêng của tấm ván trượt bằng vật kê...........15
2.4.3. Xác định hệ số ma sát trượt thông qua gia tốc trượt và góc nghiêng
.................................................................................................................16
2.4.3.1. Dùng bộ thí nghiệm chuẩn.....................................................16
2.4.3.2. Thay đổi bề mặt tiếp xúc của mặt phẳng nghiêng..................19
2.4.4. Đề xuất một số phương án xác định hệ số ma sát.........................20

2.4.4.1. Thay lực kế bằng khối lượng kéo vật trượt...........................20
2.4.4.2. Dùng năng lượng đàn hồi (lò xo, dây chun)...........................21
3. Kết quả và khả năng áp dụng, nhân rộng....................................................21
3.1. Đánh giá kết quả sau thử nghiệm.........................................................21
3.2. Dự kiến đóng góp của đề tài.................................................................22

skkn

2


4. Giải pháp tổ chức thực hiện.........................................................................22
III. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT........................................................................23
1. Kết luận.......................................................................................................23
2. Đề xuất và kiến nghị....................................................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................24

skkn

1


I. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật trên thế giới và những
yêu cầu hội nhập Quốc tế. Đòi hỏi nền giáo dục Việt Nam cần phải đào tạo ra
những người lao động thích ứng được với yêu cầu của thời đại, có tri thức khoa
học cơng nghệ tiên tiến, có kiến thức chun mơn sâu, đồng thời có năng lực
hành động, năng lực cộng tác làm việc, khả năng giải quyết những vấn đề phức
hợp trong những tình huống thay đổi, khả năng học tập suốt đời, sử dụng ngoại

ngữ trong giao tiếp và làm việc, có tính tự lực và trách nhiệm cao.
Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển
toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với
thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”.
Trong đó có mục tiêu cụ thể là: “Đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí
tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng
khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn
diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin
học, năng lực và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả
năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”.
Nằm trong chương trình giáo dục phổ thơng, vật lí là bộ mơn khoa học thực
nghiệm có vai trò trung tâm, gắn liền với sự phát triển của một số ngành khoa học
như tin học, vật liệu mới, mơi trường, y tế,... Sử dụng thí nghiệm hay bài tập thí
nghiệm trong dạy học vật lý hết sức quan trọng, nó khơng chỉ tăng tính hấp dẫn cho
mơn học, gây hứng thú, tị mị, kích thích sự ham hiểu biết, mà còn giúp hiểu biết sâu
sắc các kiến thức lý thuyết đã học, các hiện tượng vật lí. Mặt khác, thơng qua tiến
hành thí nghiệm rèn kĩ năng, kĩ xảo góp phần vào giáo dục kĩ thuật cho học sinh, rèn
luyện những phẩm chất của người lao động mới, như: đức tính cẩn thận, kiên trì,
trung thực, có năng lực sáng tạo ứng dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn sản xuất,
đời sống. Thí nghiệm vật lí góp phần đơn giản hố hiện tượng, làm nổi bật những
khía cạnh cần nghiên cứu, tạo trực quan sinh động nhằm hỗ trợ cho tư duy trừu
tượng của học sinh, giúp học sinh dễ quan sát, dễ theo dõi và dễ tiếp thu bài. Để có
được năng khiếu, trực giác về vật lý, học sinh phổ thông cần rèn luyện thông qua
thực nghiệm, trong thực nghiệm bản chất của hiện tượng tự nhiên được bộc lộ để
chúng ta tìm tịi, quan sát, phát hiện.
Thực tiễn cho thấy kiến thức về chủ đề ma sát gắn liền với thực tiễn, có nhiều
ứng dụng trong đời sống và được giảng dạy trong chương trình của các cấp học vì
vậy có thể tổ chức nhiều thí nghiệm để phát triển năng lực học sinh. Với những lí do
trên tơi nghiên cứu đề tài “Xây dựng bài thí nghiệm về lực ma sát nhằm phát
huy năng lực sáng tạo trong dạy học chủ đề lực ma sát vật lí lớp 10”.

2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về vai trị của thí nghiệm trong phát triển, rèn
luyện năng lực thực nghiệm của học sinh
- Gợi mở cho học sinh xây dựng và tiến hành đo đạc, tìm hiểu ý nghĩa vật
lý các bài tập thí nghiệm chủ đề lực ma sát nhằm phát triển năng lực thực
nghiệm của học sinh.

skkn

2


3. Đối tượng nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu là các thí nghiệm về lực ma sát và xây dựng các bài
tập liên quan.
- Học sinh lớp 10 trường THPT Hoằng Hóa 3.
- Giáo viên dạy bộ mơn Vật lí của trường.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tìm hiểu, phân tích, tổng hợp các tài
liệu về giáo dục học, phương pháp nghiên cứu khoa học, lí luận dạy học vật lý.
Năng lực thực nghiệm của học sinh.
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: tiến hành xây dựng các bài thí
nghiệm, đề xuất các phương án thí nghiệm, các kết quả thực nghiệm làm sáng tỏ
cơ sở lí thuyết.

skkn

3

II. NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
1. Thực trạng, kết quả, hiện quả vấn đê nghiên cứu
1.1. Thực trạng
Vật lí là môn khoa học ứng dụng, hầu hết các kiến thức Vật lí đều được rút ra
từ việc quan sát các kết quả thí nghiệm hoặc dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại lí
thuyết và dùng kiến thức đó để giải thích các hiện tượng tự nhiên xảy ra trong cuộc
sống. Vì vậy vận dụng kiến thức trong cuộc sống giữ vai trị rất quan trọng trong
giảng dạy Vật lí ở chương trình phổ thơng, giáo viên cần khơi gợi được học sinh khả
năng áp dụng các kiến thức vật lí đã học ứng dụng vào trong cuộc sống.
Hầu hết giáo viên chú trọng đến truyền đạt kiến thức Vật lí cho học sinh
mà ít quan tâm đến việc rèn luyện, bồi dưỡng năng lực cho học sinh. Ví dụ về
năng lực thực nghiệm, năng lực giao tiếp, năng lực đánh giá, phản biện, bác bỏ
một nhận định, một quan điểm...
Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học và rèn luyện năng lực thực nghiệm
cho học sinh còn hạn chế. Do các nguyên nhân sau:
+ Nội dung kiến thức của một tiết học tương đối nhiều, thời gian để tiến hành
các thí nghiệm theo các nhóm rất hạn chế nên giáo viên ngại làm thí nghiệm.
+ Cơ sở vật chất mơn học Vật lí cịn hạn chế như thiếu thiết bị, các bài thí
nghiệm chưa chuyên nghiệp như lắp ráp bài thí nghiệm mất nhiều thời gian hoặc
độ chuẩn xác của kết quả đo thấp dẫn. Việc thực hiện các thí nghiệm gặp nhiều
khó khăn nên học sinh ít có điều kiện tiếp xúc với thí nghiệm thực hành
Giáo viên sử dụng bộ thí nghiệm theo quy định của bộ giáo dục. Đối với
thí nghiệm thực hành, chủ yếu giáo viên tiến hành thí nghiệm, học sinh quan sát
thực hiện lại hoặc học sinh thực hiện theo sự hướng dẫn của sách giáo khoa. Các
thí nghiệm ít được thực hiện trong giờ chính khóa, nếu có thường mang tính chất
minh họa kiến thức, không kèm với nhiệm vụ nhận thức, khơng dùng thí nghiệm
để rút ra kết luận hoặc kiến thức cần xây dựng, khơng có thí nghiệm kiểm tra
tính đứng đắn của giả thuyết. Việc bổ xung bài tập thí nghiệm ngồi sách giáo
khoa là rất hiếm. Giáo viên chưa hướng dẫn cho học sinh tự chế tạo cũng như
tiến hành các thí nghiệm đơn giản. Nguyên nhân chủ yếu là do quỹ thời gian hạn

hẹp. Việc chuẩn bị thí nghiệm cho một tiết dạy mất nhiều thời gian.
Hầu hết học sinh học theo cách học thuộc kiến thức, biết cách giải bài tập,
chưa chú trọng đến việc nghiên cứu để giải quyết một vấn đề bằng các thí
nghiệm hay để phát triển năng lực trong học tập bộ môn. Do phương pháp dạy
học định hướng kiến thức vẫn là phương pháp dạy học chủ yếu và do mục tiêu
của đa số học sinh là học để đáp ứng cho việc thi vào các trường Đại học, mà
chưa đặt mục đích học kiến thức, kĩ năng vận dụng vào thực tiễn.
Học sinh ít hoặc chưa được tham gia các phương pháp dạy học tích cực
học theo nhóm, phương pháp dạy học dự án, ngoại khóa. Học sinh ít được hoạt
động, ít động não, khơng chủ động và tích cực lĩnh hội kiến thức. Học sinh còn
lúng túng khi phải giải quyết những vấn đề gắn với thực tiễn.
Trong giờ học trên lớp có ít buổi được thực hành thí nghiệm. Học sinh chỉ
làm thí nghiệm trong giờ thực hành cuối chương, chủ yếu để hồn thành bài thí
nghiệm theo hướng dẫn của sách giáo khoa và thu thập báo cáo kết quả. Học

skkn

4


sinh chưa biết đề xuất một phương án thí nghiệm và hình dung các thiết bị cần
có để lắp ráp cho bài thí nghiệm đó.
Khi học kiến thức về ma sát. Kiến thức được đưa ra do giáo viên phân tích
trên cơ sở lí thuyết của các thí nghiệm được trình bày trong sách. Khi học về phần
này học sinh thường nhầm lẫn về độ lớn lực ma sát nghỉ và độ lớn lực ma sát nghỉ
cực đại, nhầm lẫn trong biểu diễn véc tơ lực ma sát nghỉ tác dụng lên vật. Các em chỉ
ghi nhận kiến thức sao cho có thể áp dụng để hồn thành các bài tập trong sách. Học
sinh ít quan tâm đến vai trị của ma sát, không hiểu biết những ứng dụng của ma sát
mặc dù phần kiến thức này khá gần gũi và nhiều ứng dụng trong thực tế.
1.2. Nguyên nhân của những tồn tại, hạn chế [1]

Vật lý là một trong những mơn học khó trong trường phổ thơng, nếu
khơng có bài giảng, phương pháp phù hợp, dễ làm cho học sinh thụ động tiếp
thu. Đã có hiện tượng một số bộ phận học sinh khơng muốn học vật lí, ngày
càng lạnh nhạt với giá trị thực tiễn của vật lí.
Nguyên nhân đầu tiên là do chương trình hiện nay vẫn còn nặng về mặt
kiến thức. Trong một tiết học, với nội dung kiến thức tương đối nhiều, giáo viên
cố gắng để chuyển tải kiến thức cho học sinh, nên thời gian để liên hệ thực tế
hoặc mở rộng, thực hiện các thí nghiệm, nâng cao kiến thức là rất hạn chế.
Hơn nữa, cơ sở vật chất dành cho phòng học bộ mơn Vật lí ở nhiều trường
cịn hạn chế nên thực hiện các thí nghiệm cũng gặp nhiều khó khăn; học sinh ít có
điều kiện tiếp xúc với thí nghiệm thực hành để hiểu hơn về các hiện tượng thực tế
của bài học. Đó là chưa kể đến việc xét tổ hợp bộ môn vào Đại học, Cao đẳng một số
ngành học khơng có mơn Vật lí nên học sinh ít đầu tư vào môn học này.
Nguyên nhân thứ hai là từ những người trực tiếp giảng dạy mơn học.
Cịn giáo viên chưa quan tâm đúng mức tới đối tượng giáo dục; chưa đặt ra cho
mình nhiệm vụ và trách nhiệm nghiên cứu, hiện tượng dùng đồng loạt cùng một
cách dạy, một bài giảng cho nhiều lớp, nhiều thế hệ học trị là khơng ít.
Giáo viên dạy “chay” nhiều, mơ tả hiện tượng Vật lí bằng các thuật ngữ khoa
học trừu tượng và khó hiểu với học sinh. Giáo viên dạy Vật lí mà xa rời kiến thức
thực tế trong khi đó Vật lí lại là mơn học gắn liền với thực nghiệm và thực tế.
Nguyên nhân thứ ba là cách ra đề kiểm tra đánh giá học sinh theo một
lối mịn đã rất cũ là hỏi lí thuyết học thuộc từ sách giáo khoa; bài tập dùng để
kiểm tra đánh giá phần lớn chỉ áp dụng công thức để tính tốn đơn thuần; đề
kiểm tra chưa gắn liền kiến thức với thực tiễn và thí nghiệm thực hành; điều đó
khiến học sinh học theo xu hướng ra đề của giáo viên...
1.3. Phân tích, đánh giá và chỉ ra tính cấp thiết của sáng kiến.
Nêu ra ba nguyên nhân tồn tại trên, để khơi dậy niềm đam mê của học sinh
với mơn Vật lí, chúng ta phải thay đổi có thể khơi dậy niềm đam mê mơn Vật lí:
Thứ nhất, phải thay đổi phương pháp dạy của giáo viên, phải có tư duy
đổi mới gắn kiến thức Vật lí với thực tế và thí nghiệm thực hành.

Thứ hai, phải tích cực đổi mới cách ra đề kiểm tra đánh giá học sinh theo
định hướng đề có lồng ghép kiến thức thực tế làm cho học sinh phải thay đổi
phương pháp học cho phù hợp.
Dạy học Vật lí phải đổi mới phương pháp dạy học đã và đang thực sự là
yếu tố quyết định hiệu quả giờ dạy, một trong những yếu tố để đạt giờ dạy có

skkn

5


hiệu quả và tiến bộ là phải phát huy tính thực tế, tăng cường các thí nghiệm thực
hành, giáo dục về môi trường cho học sinh, về tư tưởng vẫn mang bản sắc dân
tộc mà khơng mất đi tính cộng đồng trên toàn thế giới, những vấn đề nêu ra tuy
cũ nhưng mà vẫn có tính chất cập nhật và mới mẻ, đảm bảo tính khoa học - hiện
đại, cơ bản; tính thực tiễn và giáo dục kỹ thuật tổng hợp; tính hệ thống sư phạm.
Việc xây dựng, phát triển thêm các bài thí nghiệm Vật lí để triển khai tới
các nhóm học sinh là một sự cố gắng rất lớn của các giáo viên và học sinh trong
nhà trường. Vì sự nghiệp đổi mới giáo dục, lấy học sinh làm trung tâm, hướng
tới sự tăng cường kiến thức của học sinh, học đi đôi với hành nên việc phát triển
thêm các thiết bị thí nghiệm dành cho mơn Vật lí là cơng việc hữu ích cho việc
thực hiện dạy học định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh. Do
đó tơi mạnh dạn đưa ra sáng kiến kinh nghiệm “Xây dựng bài thí nghiệm về lực
ma sát nhằm phát huy năng lực sáng tạo trong dạy học chủ đề lực ma sát vật lí
lớp 10”.
2. Giải pháp để thực hiện sáng kiến
2.1. Nội dung kiến thức trọng tâm về lực ma sát
2.1.1. Giới thiệu hiện tượng ma sát
Trong vật lí học, ma sát là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật
chất, chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt. Ma sát tồn tại

khắp nơi quanh ta, nó gần gũi đến mức chẳng mấy khi chúng ta để ý đến vai trò
của ma sát. Một số ví dụ như:
Tay người có thể dễ dàng cầm một vật nhờ có ma sát.
Các cầu thủ U 23 Việt Nam trong trận chung kết giải vô địch bóng đá
U23 châu Á 2018 tại Thường Châu Trung Quốc khơng thể chạy bằng giầy bình
thường trên sân mưa tuyết mà phải thay bằng giầy có đinh sắt dài hơn để tăng
ma sát chống trơn trượt.
Lốp xe đạp non hơi, người đạp tốn nhiều sức lực mà xe đi thật chậm, khi
lốp xe được bơm căng, ma sát giảm việc đạp xe trở nên dễ dàng hơn rất nhiều.
Chúng ta thử hình dung nếu khơng có ma sát thì có giữ được đồ vật trong tay
khơng? Bàn ghế và các đồ vật có ở vị trí cố định trong phịng khơng? Chúng ta có
thể di chuyển vị trí bằng đi bộ hoặc bằng các phương tiện khác như xe máy, ơ tơ
được khơng? Ma sát có ở khắp mọi nơi với các vai trị khác nhau. Có những lúc cần
giảm ma sát trong các hiện tượng chuyển động, kĩ thuật chế tạo động cơ. Xong lại có
những trường hợp cần tăng ma sát như đường trơn cần rải thêm cát, đế giầy dép cần
tăng ma sát chống trượt, một số môn thể thao cần bột làm tăng ma sát.
2.1.2 Phân loại lực ma sát [2]
* Lực ma sát nghỉ
Hình 2.1.1. mô tả một vật đứng yên tiếp xúc với mặt phẳng ngang của một
vật khác. Nếu tác dụng một lực kéo F, theo

F
định luật II Niutown vật sẽ có gia tốc và
(v = 0)
chuyển từ trạng thái đứng yên sang trạng thái


Fmsn
Ft
chuyển động. Xong thí nghiệm cho thấy,

mặc dù có lực kéo tác dụng lên vật nặng
Hình 2.1.1. Biểu diễn hiện tượng ma sát
nhưng vật vẫn đứng yên. Giải thích tại sao?

skkn

6


Chỉ có thể giải thích rằng có một lực xuất hiện chống lại ngoại lực giữ
cho vật không chuyển động. Lực đó được gọi là lực ma sát nghỉ.
Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi vật chịu tác dụng của ngoại lực nó có xu
hướng chống lại ngoại lực làm cho vật đứng yên.
- Độ lớn của lực ma sát nghỉ
Lực ma sát nghỉ luôn cân bằng với ngoại lực Fmsn=F.
- Đặc điểm của lực ma sát nghỉ:
+ Điểm đặt: Trên vật tại chỗ tiếp xúc giữa vật và bề mặt.
+ Phương: Tiếp tuyến với mặt tiếp xúc
+ Chiều: ngược chiều với chiều ngoại lực tác dụng làm
vật có xu hướng trượt.
Lực kéo tăng, lực ma sát nghỉ cũng tăng tương
ứng, khi vật bắt đầu chuyển động lực ma sát nghỉ Hình 2.1.2. Biểu diễn các lực tác dụng
lên vật sinh ra lực ma sát nghỉ
đạt giá trị cực đại:
.
+ mn là hệ số ma sát nghỉ.
Khi vật trượt, lúc này lực ma sát nghỉ được thay bằng lực ma sát trượt.
* Lực ma sát trượt
- Lực ma sát trượt xuất hiện khi một vật trượt trên mặt một vật khác và có
tác dụng ngăn cản chuyển động trượt của vật.

-

: Hệ số ma sát trượt (

>

)

Biểu thức tính gia tốc:
Do độ lớn phản lực pháp tuyến N bằng với
Hình 2.1.3 Biểu diễn hiện tượng sinh
trọng lực P của vật.
ra lực ma sát trượt
- Đặc điểm của lực ma sát trượt:
+ Điểm đặt: Trên vật chuyển động trượt
tại vị trí tiếp xúc
+ Phương: tiếp tuyến với mặt tiếp xúc
+ Chiều: Ngược chiều với vận tốc tương đối của vật đối với vật tiếp xúc.
+ Độ lớn: tỉ lệ với áp lực ở mặt tiếp xúc N:
- : Hệ số ma sát trượt : Khơng phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc và vận
tốc chuyển động của vật, phụ thuộc vào bản chất và tình trạng mặt tiếp xúc.
* Cơ sở lí thuyết:
Để có cơ sở đề xuất các phương án
thí nghiệm xác định các thông số trong hiện
tượng ma sát chúng tôi trình bày cácbiểu
thức tính đối với vật trượt trên mặt phẳng
nghiêng (Hình 2.4).
Viết phương trình chuyển động:
Hình 2.1.4. Biểu diễn các lực lên vật trượt
lên phía trên mặt phẳng nghiêng

skkn

7


Vật có xu hướng trượt trên mặt nghiêng từ trên xuống. Chiếu theo chiều
chuyển động:
Do

và

nên vật trượt xuống trên mặt phẳng nghiêng

có gia tốc:
- Theo định nghĩa hệ số ma sát

.

.

- Vật được thả không vận tốc ban đầu nên

suy ra

a=

* Lực ma sát lăn
- Lực ma sát lăn xuất hiện ở chỗ tiếp xúc giữa hai vật khi có chuyển động lăn của
một vật trên bề mặt một vật khác và có tác dụng ngăn cản chuyển động lăn của vật.

- Đặc điểm của lực ma sát lăn
+ Điểm đặt: Trên vật chuyển động lăn tại vị trí
tiếp xúc
+ Phương: tiếp tuyến với mặt tiếp xúc

+ Chiều: Chống lại chuyển động lăn.
Fmsl
+ Độ lớn: tỉ lệ với áp lực ở mặt tiếp xúc.
- : Hệ số ma sát lăn (
động tương đối của vật.

).

Hình 2.1.5. Mơ tả hiện tượng lăn của
vật sinh ra lực ma sát nghỉ

2.1.3.Ứng dụng của ma sát[2]
- Nhờ ma sát con người và các loài động vật có thể di chuyển, đứng yên,
ta có thể cầm nắm các vật, các đồ vật cố định.
- Lực ma sát có khả năng làm biến dạng bề mặt các vật. Ma sát mài mịn
các bề mặt, vì vậy nó là cơ sở kỹ thuật để tạo ra các máy mài, mài gương, sơn
mài, đánh bóng.
- Lực ma sát cản trở chuyển động nên nó được dùng để hãm tốc độ các
phương tiện giao thông trên Trái Đất và chuyển năng lượng chuyển động thành
năng lượng nhiệt.
- Nhiệt năng sinh ra bởi lực ma sát được ứng dụng trong các bộ đánh lửa
dùng đá lửa. Theo truyền thuyết, người tiền sử đã tạo ra lửa từ ma sát các dụng
cụ đánh lửa như đá, cành cây….
2.1.4.Các biện pháp làm giảm ma sát[2]
Các giải pháp giảm ma sát thông thường như sau:

- Thay ma sát trượt bằng ma sát lăn.
- Thay ma sát khô bằng ma sát nhớt
- Làm nhẵn bề mặt tiếp xúc.
- Giảm diện tích hiệu dụng.
- Dùng thiết bị có dạng thn.

skkn

8


2.2. Hệ thống bài thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng ma sát
2.2.1. Công việc chuẩn bị [4]
* Về kiến thức cơ sở
- Nghiên cứu tài liệu liên quan đến chủ đề ma sát, như bài tập, thí nghiệm có trong
sách giáo khoa và các tài liệu tham khảo, nguồn thông tin trên mạng internet.
- Xây dựng một số phương án khác nhau để đo hệ số ma sát
- Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm để tiến hành thao tác các bài thí nghiệm.
- u cầu học sinh ơn lại kiến thức đã biết về ma sát và nghiên cứu các tài liệu
tham khảo để tham gia xây dựng, tiến hành các bài thí nghiệm.
- Thơng qua giờ học thực hành học sinh có hiểu biết cụ thể hơn về khái niệm
“năng lực thực nghiệm”, tìm hiểu quy trình giải quyết nhiệm vụ thực tiễn từ các
kiến thức đã được học tập.
* Chuẩn bị cơ sở vất chất
Để thực hiện các buổi học thực hành cần phải có một số thiết bị thí nghiệm
để lắp ráp bộ thí nghiệm phục vụ cho các phương án thí nghiệm đưa ra. Theo
chương trình giáo dục hiện hành, để tiến hành các bài thí nghiệm tìm hiểu về
hiện tượng ma sát trong phịng thí nghiệm của bộ môn tối thiểu phải được trang
bị các dụng cụ thống kê trong bảng dưới đây.
* Các thiết bị thí nghiệm dùng trong các bài thí nghiệm chủ đề ma sát

Số
STT
Chi tiết
lượng
1
Máng nhơm thẳng có thước đo góc
1
2
Thước thẳng dài 800mm có vạch chia tới mm
1
3
Đồng hồ đo thời gian hiện số
1
4
Máng chữ nhật gắn thêm giá tạo thành chữ L, kích thước phần 1
ngang 40x14x1,5(cm), phần giá kích thước 5x14x1,5(cm). Vật
liệu gỗ. 2 thanh sắt cao 37cm gắn vào máng ngang tại vị trí cách
giá 15 (cm). Con lắc gồm quả nặng: hình cầu hoặc hình trụ,
bằng thép, khối lượng 200g. Được treo nhờ 2 dây.
5
Giá thí nghiệm, bằng gỗ, máng trên dài 75cm, rộng 14cm (bên 1
trong lịng), có giá đỡ lực kế làm bằng nhơm có thể mở ra nhờ bản
lể, đế kích thước 70x14x2(cm), khoảng cách máng và đế 8cm.
6
Máng gỗ thẳng có thước đo độ dài kích thước 80x14x1,2 (cm) 1
7
Trụ kim loại có đường kính 3 mm
1
8
Vật hình chữ nhật bằng nhơm, kích thước 4x5x6 (cm)

2
9
Vật hình hộp chữ nhật bằng gỗ đặc, kích thước 9,7x6,2x4,5 (cm)
2
10
Lực kế 5N
2
11
Tấm ván phẳng hình chữ nhật bằng gỗ kích thước 40x10x1,2(cm). 2
12
Ván kép gồm hai ván gỗ đơn hình chữ nhật 40x10x1,2(cm). 1
Gắn với nhau nhờ khớp nối.
13
Vật hình hộp chữ nhật bằng gỗ, kích thước 10x4x5 (cm). Trên 2
có 2 lỗ trịn đường kính 3,6cm, 1 vật đế dán cao su xốp
14
Ván kép: Gồm hai ván đơn bằng gỗ. hình chữ nhật, kích thước 1
40x10x1,2(cm). Gắn với nhau nhờ bản lề

skkn

9


15
Móc treo bằng nhơm gắn được vào máng gỗ
2
16
Vật kê chữ L cao lần lượt 9,1cm và 10,7 cm, rộng10cm, dài 4cm
2

Các Thước kẻ có độ chia nhỏ nhất 1mm, dây dù khơng giãn, lị xo,
vật
cân chính xác, các gia trọng khối lượng khác nhau. Đồng hồ
dụng bấm giây,thước kẹp, ống nhỏ giọt. Ống hình trụ trong suốt cao
khác 80-100 cm, đường kính trong 3,6 mm, đường kính ngồi 4mm.
2.2.2. Hệ thống bài thí nghiệm
Do cơ sở vật chất cịn thiếu thốn nên không đáp ứng được với các phương
án thí nghiệm đề xuất nên số lượng bộ thí nghiệm được xây dựng cịn ít, sai số
các phép đo cịn lớn. Nguyên tắc chung cho việc xây dựng các bài thí nghiệm là
đơn giản, dễ thực hiện. Ngồi các thiết bị dụng cụ của phịng thí nghiệm, giáo
viên và học sinh có thể sử dụng vật liệu đa dạng, dễ kiếm như vật liệu gỗ, nhôm,
sắt, nhựa, phim dán gỗ, dán kính để tự chế tạo các bài thí nghiệm dễ sử dụng
đóng góp thêm. Đồng thời với thiết bi đơn giản có thể tự làm được thì các bài
thí nghiệm chủ đề ma sát phải có tính khả thi khi áp dụng.
Tơi tiến hành xây dựng hệ thống thí nghiệm ma sát bao gồm các hệ thống
thí nghiệm sau:
2.2.2.1 . Đo hệ số ma sát theo phương ngang bằng lực kế
Mục đích: + Xác định lực ma sát nghỉ cực đại
+ xác định hệ số ma sát bằng lực kế
+ Kiểm tra hệ số ma sát phụ thuộc khối lượng, trạng thái bề mặt.
+ So sánh Fmsnmax và Fmst khi chuyển động trượt đều
2.2.2.2. Đo hệ số ma sát nghỉ bằng vật trượt trên mặt phẳng nghiêng
Mục đích: + Xác định lực ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát nghỉ
+ Góc nghiêng xác định bằng tay nâng
+ Góc nghiêng xác định bằng vật kê
2.2.2.3. Xác định hệ số ma sát trượt thông qua gia tốc trượt và góc nghiêng
Mục đích: + Xác định hệ số ma sát trượt với các thí nghiệm khác nhau
+ Xác định với bộ thí nghiệm chuẩn
+ Thay đổi trạng thái bề mặt tiếp xúc
2.2.2.4. Đề xuất một số phương án xác định hệ số ma sát

a. Thay lực kế bằng khối lượng kéo vật trượt
b. Dùng năng lượng đàn hồi (lò xo)
c. Dùng định luật bảo toàn cơ năng (con lắc)
2.3. Tóm tắt lí thuyết sai số [3]
2.3.1. Phép đo các đại lượng vật lí
      - Phép đo một đại lượng vật lí là phép so sánh nó với đại lượng cùng loại
được quy ước làm đơn vị.
      - Phép so sánh trực tiếp thông qua dụng cụ đo gọi là phép đo trực tiếp.
      - Phép xác định một đại lượng vật lí thơng qua một công thức liên hệ với các
đại lượng đo trực tiếp gọi là phép đo gián tiếp.
2.3.2. Sai số phép đo
   - Có hai loại sai số: sai số hệ thống (thường chỉ xét sai số dụng cụ) và sai số
ngẫu nhiên.
   - Giá trị trung bình khi đo nhiều lần (n lần) một đại lượng A được tính:

skkn

10


Đây là giá trị gần đúng nhất với giá trị thực của đại lượng  A.
   - Cách xác định sai số của phép đo 
     a) Sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo là trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị
trung bình và giá trị của mỗi lần đo:
         Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo gọi là sai số ngẫu nhiên và được
tính tương tự như tính giá trị trung bình:
        Cách tính sai số này được sử dụng khi thực hiện phép đo n = 5 lần trở lên.
 Sai số tuyệt đối của phép đo bằng tổng sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống
(sai số dụng cụ) A’:
 

          Trong đó sai số dụng cụ  ∆A' có thể lấy bằng nửa hoặc một độ chia nhỏ
nhất trên dụng cụ.
   b. Cách viết kết quả đo 
Kết quả đo đại lượng A được viết dưới dạng
, trong đó  ∆A được lấy
tối đa đến hai chữ số có nghĩa cịn  được viết đến bậc thập phân tương ứng.
   c. Sai số tỉ đối δA của phép đo là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình
của đại lượng đo, tính bằng phần trăm 
.
2.4. Thực hành các bài thí nghiệm.
2.4.1. Đo hệ số ma sát theo phương ngang bằng lực kế
Mục đích: + Xác định lực ma sát nghỉ cực đại
+ Xác định hệ số ma sát bằng lực kế
+ Kiểm tra hệ số ma sát phụ thuộc khối lượng, trạng thái bề mặt.
+ So sánh Fmsnmax và Fmst khi chuyển động trượt đều
2.4.1.1.Sử dụng lực kế kéo đều vật theo phương ngang.
 Mục đích
- Xác định các thơng số ảnh hưởng tới lực ma sát.
- Đo hệ số ma sát trượt.
- Biết cách dùng lực kế
- Củng cố kiến thức về lực ma sát, cân bằng lực.
 Cơ sở lí thuyết
- Vật chuyển động đều trên mặt ngang khi chịu các lực cân bằng:
F=Fms
mà Fms =
- Theo định nghĩa hệ số ma sát
 Dụng cụ:
- Tấm ván phẳng
- Khối gỗ chữ nhật
- Lực kế có giá trị đo 5 N

- Thước đo có độ chia 1 mm
 Tiến hành thí nghiệm

skkn

11


- Hiệu chỉnh lực kế.
a. Đo lực ma sát nghỉ cực đại.
+ Bố trí thí nghiệm: Đặt khối gỗ lên tấm ván gỗ nằm ngang, móc lực kế vào
khối gỗ thông qua một sợi dây. Tăng lực kéo để khối gỗ từ đứng yên tới chuyển
động đều và ghi lại số chỉ của lực kế theo thời gian kéo.

Hình 2.4.1. Bố trí thí nghiệm đo lực ma sát nghỉ
Bảng 2.4.1. Số liệu đo lực ma sát nghỉ
5
10
15
20
25
26
35
40

T
0
45
(giây)
Fk (N)

0
0,3
0,6
0,9
1,2
1,5
1,4
1,4
1,4
1,4
Hình 2.4.1 cho thấy tổng hợp lực tác dụng lên khối gỗ đứng yên là:

Chiếu trên phương và chiều của lực kéo:

Nếu vật đứng yên:
Khi ta tăng lực kéo từ F = 0, lực ma sát nghỉ tăng theo và đạt cực đại tại:
F = 1,5N. Vật bắt đầu chuyển động sẽ có gia tốc a > 0:
+ Vật trượt m = 400g, g = 9,8 m/s2, hệ số ma sát nghỉ cực đại: max = 0,389.

skkn

12


Hình 2.4.2. Đồ thị quan sát lực ma sát nghỉ và lực ma sát trượt
Nhận xét: + Khi tăng lực kéo tới giá trị lực ma sát nghỉ Fmsn tăng cực đại thì
khối gỗ bắt đầu trượt. Vật trượt đều a = 0, lúc này
.
+ Độ lớn của lực ma sát trượt:
b. Đo lực ma sát trượt phụ thuộc các thơng số:

+ Bố trí thí nghiệm: Sử dụng 2 khối gỗ và 2 tấm ván gỗ tương đương nhau để so
sánh, móc lực kế vào khối gỗ thơng qua một sợi dây. Điều khiển lực kéo không
đổi để khối gỗ chuyển động đều.

Hình 2.4.3. Thí nghiệm quan sát lực ma sát trượt phụ thuộc vận tốc
- Vận tốc chuyển động đều (Hình 2.4.3): kéo hai khối gỗ với vận tốc khác
nhau v1 và v2, số chỉ của hai lực kế như nhau và bằng 1,5 N. Như vậy, hệ số ma
sát trượt không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của vật.

Hình 2.4.4. Thí nghiệm quan sát lực ma sát trượt phụ thuộc diện tích tiếp xúc
 - Diện tích tiếp xúc hai bề mặt (Hình2.4.4): Một khối gỗ trượt trên bề mặt
tiếp xúc lớn, một khối gỗ trượt trên bề mặt cạnh bên diện tích tiếp xúc nhỏ hơn.
Số chỉ của hai lực kế không đổi và bằng 1,5 N. Lực ma sát trượt khơng phụ
thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc.
- Áp lực trên bề mặt tiếp xúc (Hình 2.4.5): Áp lực của vật trượt trên tấm
gỗ được thay đổi bằng cách đặt thêm một khối gỗ nữa. Kết quả cho số chỉ của
lực kế kéo khối gỗ thêm quả cân có giá trị 3 N. Lực ma sát tỉ lệ với áp lực N nên
lực ma sát tỉ lệ với khối lượng của vật trượt.

Hình 2.4.5. Thí nghiệm quan sát lực ma sát trượt phụ thuộc áp lực
- Trạng thái bề mặt tiếp xúc (Hình 2.4.6): Khi thay thế tấm ván gỗ bằng
vật liệu khác có nghĩa rằng bề mặt tiếp xúc của hai vật trượt trên nhau thay đổi.

skkn

13


Khối gỗ trượt trên tấm thảm cao su lực kế chỉ giá trị 2 N. Như vậy lực ma sát
phụ thuộc vào bản chất và tình trạng mặt tiếp xúc.

Hình2.4.6. Thí nghiệm quan sát lực ma sát trượt phụ thuộc bề mặt tiếp xúc
c. Xác định hệ số ma sát trượt của khối gỗ trượt trên tấm ván gỗ.
- Dùng lực kế đo trọng lượng P của vật, ghi vào bảng số liệu
- Bố trí và tiến hành Thí nghiệm:

Hình 2.4.7. Bố trí thí nghiệm đo hệ số ma sát trượt
Thí nghiệm thơng thường được bố trí bằng cách đặt khối gỗ lên tấm ván gỗ
nằm ngang, móc lực kế vào khối gỗ và kéo cho khối gỗ trượt đều. Cách này khó điều
chỉnh chuyển động của khối gỗ vì vậy chúng ta có thể bố trí ngược lại. Cố định một
đầu lực kế, một đầu móc vào khối gỗ. Khối gỗ được đặt trên tấm ván gỗ, tấm ván
được kéo đều theo phương ngang, chiều kéo ra xa lực kế. Đọc số chỉ lực kế F.
- Lặp lại thí nghiệm 3 lần.
Bảng 2.4.2. Kết quả thí nghiệm tính hệ số ma sát bề mặt gỗ - gỗ
Lần đo
P(N)
F(N)
P(N)
F(N)
1
3,78
0,07
1,5
0,03
2
3,55
0,16
1,5
0,03
3

3,82
0,11
1,4
0,07
Trung bình
3,71
1,47
Kết quả
P = 3,71  0,16
F = 1,47  0,07
0,396 ;

;

;

9%

Hệ số ma sát trượt:
 Đánh giá:
- Nguyên nhân gây sai số lớn:
+ Sai số do cân và gia tốc trong trường được làm trịn g = 10 m/s2
+ Khó kéo vật chuyển động đều nên số chỉ lực kế thiếu chính xác.
+ Móc của lực kế cũng gây ra ma sát đáng kể.

skkn

14

+ Sai số dụng cụ như lực kế lớn chỉ đọc tới số phần chục.
2.4.1.2.Xác định lực ma sát trượt khi vật trượt đều

Hình 2.4.8. Thí nghiệm đo hệ sốma sát trượt dùng mơ tơ kéo
Bài thí nghiệm 2.4.1.2 được tiến hành với dụng cụ đơn giản nên có sai số lớn.
Để khắc phục các sai số trên, bộ thí nghiệm được tiến hành với:
+ Dùng mô tơ kéo để vật trượt đều
+ Dùng quả cân điều chỉnh để khối lượng vật trượt không đổi, giảm sai số.
+ Thêm giá đỡ lực kế để lực kế nằm theo phương ngang làm giảm sai số đo lực.
Bảng 2.4.3. Kết quả đo với thí nghiệm dùng mơ tơ kéo
Lần đo
P(N)
F(N)
P(N)
F(N)
1
4,81
0,0
2,1
0,03
2
4,80
0,01
2,1
0,03
3
4,82
0,01
2,2
0,07

Trung bình
4,81
2,13
Kết quả
P = 4,81  0,01
F = 2,13  0,07
0,442
 Đánh giá:
- Bộ thí nghiệm đã giảm được sai số. Mơ tơ kéo giúp cho vật chuyển động đều
so với ván.
- Dùng bộ thí nghiệm này để xác định lực ma sát nghỉ có thể đọc chính xác hơn
số chỉ lực kế khi khối gỗ chuyển trạng thái từ đứng yên sang chuyển động, và
đọc giá trị lực ma sát trượt khi khối gỗ chuyển trượt đều.
2.4.2. Đo hệ số ma sát nghỉ bằng vật trượt trên mặt phẳng nghiêng
Mục đích: + Xác định lực ma sát nghỉ cực đại và hệ số ma sát nghỉ
+ Góc nghiêng xác định bằng tay nâng
+ Góc nghiêng xác định bằng vật kê
Phần 5.1 chúng ta dùng lực kéo để xác định lực ma sát. Nếu đặt vật trượt trên
mặt phẳng nghiêng, khi thay đổi góc nghiêng  thì trọng lực tác dụng lên vật thành
lực kéo trên mặt phẳng nghiêng.
2.4.2.1. Đo góc nghiêng của tấm ván trượt để tính hệ số ma sát nghỉ cực đại

skkn

15


 Mục đích
- Xác định hệ số ma sát nghỉ bằng thực nghiệm.
- Củng cố kiến thức về tĩnh học.

- Biết cách dùng mặt phẳng nghiêng.
 Dụng cụ thí nghiệm:
- Khối gỗ đặc hình hộp chữ nhật.
- Tấm ván phẳng.
- Thước đo có độ chia 1mm
 Cơ sở lí thuyết:
- Khi vật đứng yên trên mặt phẳng nghiêng thì
Fmsn = Psin
Tăng dần góc nghiêng tới góc  thì vật bắt đầu
trượt. Lực ma sát nghỉ khi đó có giá trị cực đại
Fmsnmax=
.
- Từ hai biểu thức trên, hệ số ma sát nghỉ

Hình 2.4.9. Sơ đồ vật trượt trên mặt
phẳng nghiêng

.
 Tiến hành thí nghiệm:
- Đặt khối gỗ trên tấm ván như sơ đồ Hình 2.4.9.
- Nâng từ từ đầu trên máng gỗ tương ứng góc  tăng cho tới khi vật bắt đầu trượt.
- Đánh dấu độ cao h và hình chiếu quãng đường khối gỗ trượt trên mặt phẳng nghiêng S.
Bảng 2.4.4. Giá trị đo để tính hệ số ma sát nghỉ cực đại
Lần đo
h(cm)
S(cm)
h(cm)
S(cm)
1
21,0

1,44
35,5
0,7
2
18,5
1,06
34,2
0,6
3
19,2
0,36
34,7
0,1
Trung bình
19,56
34,80
Kết quả
h = 19,56  1,44
S = 2,13  0,70
0,562; ;

;

9,3%

Hệ số ma sát trượt:
 Đánh giá:
- Kết quả đó có sai số do các nguyên nhân: nâng máng bằng tay không tăng đều
dẫn đến vị trí độ cao h thiếu chính xác và quãng đường S không được đo trực
tiếp trên tấm ván trượt mà được chiếu xuống phương ngang nên gặp sai số khi

chiếu thẳng đứng xuống phương ngang.
2.4.2.2. Xác định góc nghiêng của tấm ván trượt bằng vật kê
Cách nâng tấm ván bằng tay gặp sai số lớn khi đo chiều cao h. Để khắc phục
sai số này ta dùng vật kê có chiều cao h cố định và đẩy dần vào trong để tăng góc .
Hình chiếu S trên phương ngang được xác định bằng dây dọi chỉ xuống
thước đo gắn trên phương ngang sau đó xác định bằng chiều dài l trên thước.
m

h


l

skkn

16


Hình 2.4.10. Bố trí thí nghiệm thay đổi góc nghiêng bằng vật kê
Bảng 2.4.5. Giá trị đo trong thí nghiệm thay đổi góc nghiêng bằng vật kê
Lần đo
h (cm)
l (cm)
h (cm)
l (cm)
1
15,0
0,0
27,5
0,47

2
15,0
0,0
27,0
0,03
3
15,0
0,0
26,6
0,43
Trung bình
15,0
27,03
Kết quả
h = 15,0  0,0
l = 27,3  0,47
=>
Kết quả:
= 0,554  0,009
 Đánh giá:
- Lưu ý khi làm thí nghiệm đẩy vật kê chậm và đều tay.
- Giảm được sai số, cách đo đơn giản, chính xác.
2.4.3. Xác định hệ số ma sát trượt thông qua gia tốc trượt và góc nghiêng
Mục đích: + Xác định hệ số ma sát trượt với các thí nghiệm khác nhau
+ Xác định với bộ thí nghiệm chuẩn.
+ Thay đổi trạng thái bề mặt tiếp xúc.
2.4.3.1. Dùng bộ thí nghiệm chuẩn
Dựa vào tính chất chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng, xác định hệ
số ma sát trượt  thông qua góc nghiêng  và gia tốc a của vật trượt.
 Mục đích:

- Đo hệ số ma sát trượt bằng thực nghiệm.
- Biết cách sử dụng đồng hồ đo thời gian hiện số để đo khoảng thời gian nhỏ,
mặt phẳng nghiêng, thước đo góc. Qua đó củng cố các thao tác cơ bản về thí
nghiệm (lắp ráp thiết bị, cách quan sát, đọc các giá trị đo...) và xử lí kết quả.
- Củng cố kiến thức về lực ma sát, động học, động lực học.
 Cơ sở lí thuyết:
Cho một vật nằm trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng  so với phương
nằm ngang. Khi góc nghiêng nhỏ, vật nằm n khơng chuyển động. Góc
nghiêng tăng dần, khi góc nghiêng đạt tới góc 0 để vật bắt đầu trượt xuống với
gia tốc a. Tại vị trí góc nghiêng 0 ta có hệ số ma sát nghỉ cực đại:
.
Khi   0, vật trượt nhanh dần đều với gia tốc a, vận tốc ban đầu bằng không.
Tổng hợp lực tác dụng lên vật chuyển động trên mặt phẳng nghiêng:

skkn

17


Do

và

nên vật trượt xuống trên mặt phẳng nghiêng

có gia tốc:
- Từ định nghĩa hệ số ma sát

suy ra:

- Vật trượt từ vận tốc ban đầu bằng không nên

.
suy ra a =

.

- Bằng cách đo gia tốc a và góc nghiêng  ta xác định được hệ số ma sát
trượt. Góc nghiêng đọc trên thước đo độ. Gia tốc a tính được qua quãng đường
vật trượt S đo bằng thước và thời gian chuyển động t đo bằng đồng hồ hiện số
điều khiển bằng công tắc của cổng quang điện.
 Dụng cụ:
- Mặt phẳng nghiêng có thước đo góc và quả dọi.
- Giá đỡ có thể thay đổi độ cao
- Nam châm điện gắn ở đầu mặt phẳng nghiêng để giữ và thả trụ kim loại.
- Trụ kim loại có đường kính 3 cm, cao 3 cm.
- Máy đo thời gian hiện số kết nối với cổng quang điện.
- Thước thẳng có chiều dài 800mm

Hình 2.4.11. Bộ thí nghiệm chuẩn đo hệ số ma sát
 Tiến hành thí nghiệm:
a. Đo hệ số ma sát nghỉ cực đại:
Cách tiến hành tương tự với thí nghiệm 2.4.10.
- Đặt trụ kim loại lên trên máng trượt. Tăng dần góc nghiêng  bằng cách đẩy
giá đỡ dần vào để máng nghiêng trượt trên thanh ngang của giá đỡ. Khi vật bắt
đầu trượt, ta nhận được giá trị góc nghiêng 0 tương ứng với vị trí hệ số ma sát
nghỉ cực đại. Hệ số ma sát nghỉ cực đại được tính theo cơng thức:
.
Bảng 2.4.6. Số liệu đo lực ma sát nghỉ
o

22
21
21
23
20
Góc nghiêng 0 ( )
Hệ số ma sát 0,404
0,383
0,383
0,424
0,364
Giá trị trung bình:
 Đánh giá:

skkn

18


- Bằng cách đẩy giá đỡ để tăng góc nghiêng  cho đến khi vật trượt là phương
pháp làm thủ cơng thiếu chuẩn xác dẫn đến góc  có sai số lớn. Ngồi ra sai số
cịn gặp phải khi đọc góc nghiêng bằng thức đo độ, xong đây là phương pháp
đơn giản dễ thực hiện để tính hệ số ma sát nghỉ cực đại.
b. Đo hệ số ma sát trượt:
- Điều chỉnh góc nghiêng sao cho  > 0 để trụ kim loại tự trượt trên máng.
- Đặt hai cổng quang điện trên máng nghiêng, vít cố định khoảng cách hai cổng
quang là S = 600 mm. Cổng trên đỉnh máng đặt sát với trụ kim loại.
- Đặt trụ kim loại sát với nam châm, mặt đáy tiếp xúc với mặt phẳng nghiêng,
dùng thước ke để xác định vị trí ban đầu S0 của trụ kim loại trên thước đo.
- Đặt máy đo thời gian ở chế độ MODE A

B với độ chính xác 0,001 giây.
- Nhấn RESET, thả cho vật trượt.
- Lặp lại 5 lần các thao tác trên và ghi lại thời gian mỗi lần vật trượt được quãng
đường S.
 Kết quả thí nghiệm
- Quãng đường vật chuyển động: S = 600mm, 1 = 25o , g = 9,8 m/s2
Radian
S (mm)
Góc 
tan
cos
o
25
0,436
0,466
0,906
600
Bảng2.4.7. Số liệu đo trụ kim loại trượt trên máng nhơm  = 25

o

Lần đo

t (s)

1
2
3
4
5

Trung bình

0,893
0,925
0,903
0,930
0,918
0,914

Kết quả

a=

(m/s2)

=tan

1,505
1,402
1,472
1,387
1,423
1,437

0,297
0,308
0.300
0,310
0,306
0,305

Sai số tỷ đối


0,008
0,003
0,005
0,005
0,001
0,005
1,7%

 Đánh giá kết quả:
- Ưu điểm là dùng cổng quang và đồng hồ hiện số đo thời gian chuyển động của
vật chính xác, sai số dụng cụ nhỏ.
- Nguyên nhân sai số có thể là trong q trình chuyển động vật cịn xoay,
chuyển động của vật không phải là tịnh tiến.
- Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ số ma sát nghỉ cực đại luôn lớn hơn hệ số ma
sát trượt. Biểu thức tính hệ số ma sát trượt là:
hệ số ma sát nghỉ cực đại khi vật đứng yên (gia tốc a = 0) là:
0 khơng nhiều nên 0 > t.
- Thay đổi góc nghiêng: S = 600 mm, 2 = 30o , g = 9,8 m/s2
Radian
Góc 
tan
cos
o
30
0,524
0,577
0,866

skkn

, biểu thức tính
mà  >

S (mm)
600

19


Bảng 2.4.8. Số liệu đo trụ kim loại trượt trên máng nhơm  = 30o
Lần đo
t (s)

=tan
a=
(m/s2)
1
2
3
4
5
Trung
bình

0,742
0,729
0,734

0,750
0,731
0,737

Kết quả

2,182
2,260
2,226
2,135
2,247
2,210

0,320
0,311
0,315
0,326
0,312
0,317

0,003
0,006
0,002
0,009
0,005
0,005

; Sai số tỷ đối

 Nhận xét kết quả:

- Khi góc nghiêng  tăng lên từ 1=25o tới 2=30o thì gia tốc trượt tăng lên từ
1,44 tới 2,21 m/s2. Song hệ số ma sát trượt gần như không đổi (tương ứng là
0,305 và 3,17). Mặc dù thời gian chuyển động giữa hai cổng quang giảm xong
số đo thời gian chuyển động của vật xác định bằng cổng quang và đồng hồ hiện
số đảm bảo độ chính xác cao.
2.4.3.2. Thay đổi bề mặt tiếp xúc của mặt phẳng nghiêng
Chúng ta đã khảo sát hệ số ma sát trượt của tiếp xúc trụ kim loại –
máng nhơm. Theo lí thuyết, hệ số ma sát trượt phụ thuộc vào bản chất vật
liệu và bề mặt tiếp xúc của hai vật. Từ bộ thí nghiệm chuẩn, dán thêm tấm
nhựa trên bề mặt máng nhôm và khảo sát hệ số ma sát trượt của trụ kim loại
trên bề mặt của tấm nhựa.
 Kết quả thí nghiệm
- Quãng đường vật chuyển động: S = 600 mm,  =25o , g = 9,8 m/s2
Radian
S (mm)
Góc 
tan
cos
o
25
0,436
0,466
0,906
600
Bảng 2.4.9. Số liệu đo trụ kim loại trượt trên tấm nhựa  = 25o
Lần đo
t (s)
=tan
a=
(m/s2)

1
3

0,888
0,876
0,852
4
0,884
5
0,869
Trung bình 0,874
Kết quả

1,523
1,565
1,653
1,536
1,589
1,571
; Sai số tỷ đối

0,295
0,290
0,280
0,293
0,287
0,289


0,006

0,001
0,009
0,004
0,002
0,004

1,4%

 Đánh giá kết quả:
Hệ số ma sát trượt của trụ kim loại trên tấm nhựa giảm hơn so với khi trụ
kim loại trượt trên bề mặt thanh nhôm.

skkn

20


2.4.4. Đề xuất một số phương án xác định hệ số ma sát
Các thí nghiệm trên cho thấy để đo hệ số ma sát trượt ta cần tác dụng một
lực vào vật như lực kéo hoặc trọng lực để vật trượt trên bề mặt ngang, hoặc bề
mặt nghiêng. Sau khi học sinh đã thực hành các bài thí nghiệm đơn giản hoặc
các bộ thí nghiệm có sẵn trong phịng thí nghiệm, giáo viên sẽ gợi ý để học sinh
đề xuất các phương án thí nghiệm khác hoặc nêu các hiện tượng thực tiễn
về lực ma sát. Từ đó có thể đề xuất các phương án xây dựng bài thí nghiệm đơn
giản, chế tạo đồ dùng thí nghiệm và bằng thí nghiệm kiểm chứng các thông số
của một số bài tập trong tài liệu học tập, sách bài tập. Có thể gợi ý một số thí
nghiệm như sau:
2.4.4.1. Thay lực kế bằng khối lượng kéo vật trượt
 Mục đích
M

- Đo hệ số ma sát nghỉ giữa hai vật.
- Củng cố kiến thức truyền chuyển động qua rịng
rọc.
- Có kĩ năng sử dụng rịng rọc.
m
 Cơ sở lí thuyết
- Đặt vật có khối lượng M trên mặt phẳng ngang.
Dùng sợi dây không dãn đi qua rịng rọc để
Hình 2.4.13. Sơ đồ ngun lí vật
trượt dưới tác dụng của trọng lực
chuyển hướng chuyển động nối vật M với quả
nặng m. Tăng dần khối lượng m đến khi M bắt
đầu trượt trên mặt phẳng nằm ngang. Việc tăng
dần khối lượng m tương đương với lực kéo tác dụng lên vật M tăng dần.
Nếu bỏ qua lực cản, lực ma sát giữa dây kéo và ròng rọc, hệ số ma sát nghỉ
được xác định theo biểu thức sau:
 Dụng cụ
- Vật trượt là khối gỗ hình chữ nhật (M).
- Tấm gỗ phẳng dùng làm mặt phẳng trượt.
- Rịng rọc và dây nối khơng dãn.
- Thay đổi khối lượng vật treo (m).
Hình 2.4.14. Bố trí thí nghiệm vật
trượt dưới tác dụng của trọng lực
- Cân chính xác.
 Đánh giá:
- Đây là thiết bị thí nghiệm đơn giản nên có nhiều nguyên nhân gây ra sai số như :
+ Sai số đo khối lượng M.
+ Rịng rọc có khối lượng
+ Có ma sát tại ổ trục rịng rọc
+ Sai số của phép tính khá nhỏ vì độ chính xác của cân có thể tới 10 -3 gram trong

khi đó vật cân có khối lượng khá lớn ~ 100 gram.
+ Khối lượng vật trượt M tăng lên thì hệ số ma sát nghỉ cực đại và sai số cũng
có xu hướng tăng lên. Khi khối lượng của vật tăng lên các yếu tố mà được bỏ
qua trong tính tốn như lực cản, ma sát của ròng rọc, dãn nở của dây cũng tăng
ảnh hưởng đến kết quả đo.

skkn

21


2.4.4.2. Dùng năng lượng đàn hồi (lò xo, dây chun)[4]
 Mục đích (hình 2.4.15)
- Đo hệ số ma sát giữa hai vật
- Ôn lại kiến thức về năng lượng đàn hồi và định luật
bảo tồn năng lượng
 Cơ sở lí thuyết:
- Treo vật vào lò xo thẳng đứng, lò xo dãn một đoạn
(Hình 2.4.15).
l = l – l0 = mg/k
- Đặt lị xo nằm ngang, thả vật từ vị trí lò xo dãn
, vật
đi được quãng đường S.
- Áp dụng định luật bảo tồn năng lượng ta có:
mgS = kl2/ 2
Từ hai biểu thức trên rút ra biểu thức cho hệ số ma sát

l

Hình 2.4.15. Sơ đồ lị

xo dãn khi treo vật m

trượt là:
 Dụng cụ:
- Ván gỗ có gắn thước đo.
- Dây khơng dãn.
- Khối gỗ chữ nhật.
- Lị xo.

S

 Đánh giá:
- Trong thí nghiệm này khối gỗ trượt dưới tác
Hình 2.4.16. Bố trí thí nghiệm đo hệ số
dụng của lực đàn hồi của lị xo nên có thể lực tác
ma sát trượt bằng lực đàn hồi
dụng lên khối gỗ lệch với phương khối gỗ trượt.
Nếu khơng có rãnh trượt định hướng thì vật trượt
có thể kèm theo chuyển động xoay làm khối gỗ
không trượt song song nên sẽ có sai số lớn về xác
định quãng đường trượt S.
- Tương đương với thí nghiệm trên có thể thay lị xo bằng dây cao su có khả
năng đàn hồi tốt để tạo ra lực đàn hồi tác dụng lên vật trượt chúng ta cũng có thể
nhận được kết quả tương tự.
3. Kết quả và khả năng áp dụng, nhân rộng
3.1. Đánh giá kết quả sau thử nghiệm
Trong học kì I năm học 2020 – 2021 dưới sự giúp đỡ của của các giáo viên trong
nhóm Vật Lí trường THPT Hoằng Hóa 3, tơi đã thử nghiệm nội dung sáng kiến với
đối tượng học sinh lớp 10C1 và 10C2 là hai lớp tương đương nhau về mọi mặt. Lớp
10C1 tôi dạy theo sáng kiến, cịn lớp 10C2 tơi vẫn dạy như bình thường. Trong q

trình dạy học thử nghiệm, tơi thấy rất mừng vì các em học sinh lớp 10C1

đã thể
hiện hứng thú cao với bài học. Điều này thể hiện ở sự tích cực khám phá kiến
thức, ở sự sơi nổi, hăng hái trong phát biểu xây dựng bài, đồng thời các em cũng

skkn

22


rất chú ý đến những lời nhận xét, bổ sung kiến thức của giáo viên. Đây là điều
mà ở các giờ khơng thực hiện sáng kiến kinh nghiệm khó có thể có được. Mặt
khác, qua bài test 10 phút đánh giá kết quả, tôi nhận thấy các bài đạt kết quả rất
tốt, rõ rệt đáp ứng các mức độ kiến thức, kĩ năng cần có.
Loại <5 đ
5 đến <6,5
6,5 đến <8
8-10
điểm
Lớp 10C1

Lớp 10C2

1/43

5/43

19/43

18/43

2,3%

11,6%

44,2%

41,9%

6/41

13/41

14/41

8/41

14,6%

31,7%

34,1%

19,6%

Kết quả: Số học sinh đạt điểm khá giỏi ở lớp 10C1 trên 75% sau khi áp
dụng cao hơn hẳn lớp khơng áp dụng là lớp 10C2.
Điều đó khẳng định hiệu quả của sáng kiến trong việc nâng cao kết quả
học tập của học sinh.

Sáng kiến “Xây dựng bài thí nghiệm về lực ma sát nhằm phát huy
năng lực sáng tạo trong dạy học chủ đề lực ma sát vật lí lớp 10” có tính thực
thi và hiệu quả tốt được kiểm chứng trong dạy học ở trường THPT Hoằng Hóa 3
và có thể áp dụng vào việc dạy và học mơn Vật lí tồn tỉnh.
3.2. Dự kiến đóng góp của đề tài
- Làm rõ cơ sở lí luận về dạy thực hành trong dạy học Vật lí.
- Đóng góp xây dựng bài thí nghiệm về chủ đề ma sát.
- Bổ sung vào nguồn tài liệu tham khảo cho giáo viên phổ thơng vật lí.
4. Giải pháp tổ chức thực hiện
Tùy vào đặc điểm dạy và học mỗi trường, dựa vào đối tượng học sinh để
có thể triển khai một phần cũng như toàn bộ nội dung sáng kiến
Để có thể khai thác tối đa nội dung của sáng kiến học sinh cần có kĩ năng
tự học, tự đọc, có kiến thức về tốn học,
Giáo viên tâm huyết, có thể triển khai nội dung theo phương pháp phù
hợp với đối tượng học sinh và cần số lượng thời gian
Sử dụng linh hoạt, hiệu quả các phương pháp dạy học tích cực, dạy học
theo định hướng phát triển năng lực học sinh.
Cá nhân tự nghiên cứu, thể nghiệm, tổ chuyên môn nghe báo cáo trong
sinh hoạt chuyên đề, dự giờ thực nghiệm và góp ý.

skkn

23