Toptailieu biên soạn và sưu tầm lời giải bài tập Vật Lí 10 Bài 18: Lực ma sát sách Kết nối tri thức hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi Vật Lí 10 Bài 18 từ đó học tốt môn Lí 10.

Vật Lí 10 Kết nối tri thức Bài 18: Lực ma sát

Khởi động trang 72 Vật lí 10: Điều gì ngăn cản thùng hàng (Hình a), khiến nó không thể di chuyển? Tại sao lực đẩy tăng lên (Hình b) mà vẫn không làm cho thùng hàng di chuyển?

Có cách nào làm cho thùng hàng di chuyển dễ dàng hơn không?

Lời giải:

- Lực ma sát giữa phần tiếp xúc giữa thùng hàng và mặt sàn đã ngăn cản chuyển động của thùng hàng (Hình a) khiến nó không thể di chuyển.

- Khi lực đẩy tăng lên (Hình b) mà thùng hàng vẫn không di chuyển là do độ lớn lực ma sát cũng tăng theo và lực đẩy này chưa thắng được lực ma sát.

- Để di chuyển thùng hàng dễ dàng hơn, ta có thể đặt thùng hàng lên xe lăn và đẩy đi.

I. Lực ma sát nghỉ

Câu hỏi trang 72 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 72 Vật lí 10: Điều nào sau dây không đúng khi nói về lực ma sát nghỉ?

A. Lực ma sát nghỉ luôn xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật.

B. Lực ma sát nghỉ giữ cho các điểm tiếp xúc của vật không trượt trên bề mặt.

C. Một vật có thể đứng yên trên bề mặt phẳng nghiêng mà không cần đến lực ma sát nghỉ.

D. Một vật có thể đứng yên trên mặt phẳng ngang mà không cần đến lực ma sát nghỉ.

Phương pháp giải:

Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, ngăn không cho vật chuyển động trên một bề mặt, khi vật chịu tác dụng của lực song song với bề mặt. Khi lực tác dụng có độ lớn đạt tới một giá trị nhất định thì vật bắt đầu chuyển động.

Lời giải:

+ Từ khái niệm lực ma sát nghỉ, ta thấy rằng lực ma sát nghỉ luôn xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật, lực ma sát nghỉ giữ cho các điểm tiếp xúc của vật không trượt trên bề mặt

=> A, B đúng

+ Một vật đứng yên trên mặt phẳng ngang ngoài lực ma sát nghỉ ra thì vật đó còn có hợp lực bằng 0

=> D đúng

Chọn C

Câu hỏi 2 trang 72 Vật lí 10: Các tình huống sau đây liên quan đến loại lực ma sát nào?

a) Xoa hai bàn tay vào nhau.

b) Đặt vali lên một băng chuyền đang chuyển động ở sân bay.

Phương pháp giải:

Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, ngăn không cho vật chuyển động trên một bề mặt, khi vật chịu tác dụng của lực song song với bề mặt. Khi lực tác dụng có độ lớn đạt tới một giá trị nhất định thì vật bắt đầu chuyển động.

Lời giải:

a) Khi xoa hai bàn tay vào nhau, hai bàn tay đã tiếp xúc với nhau nên xuất hiện lực ma sát nghỉ

b) Đặt vali lên mặt băng chuyền đang chuyển động ở sân bay, vali nằm yên trên mặt băng chuyền do có sự xuất hiện của lực ma sát nghỉ.

Hoạt động trang 73 Vật lí 10

Hoạt động trang 73 Vật lí 10: Quan sát hình 18.2 và thảo luận các tình huống sau:

Đặt trên bàn một vật nặng có dạng hình hộp

- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động (Hình 18.2a). Lực nào đã ngăn không cho vật chuyển động?

- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F0 nào đó (Hình 18.2b) thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ gì?

- Khi vật đã trượt, ta chỉ cần đẩy vật bằng một lực nhỏ hơn giá trị F0  vẫn duy trì được chuyển động trượt của vật (Hình 18.2c). Điều đó chứng tỏ gì?

Phương pháp giải:

Vận dụng lí thuyết về lực ma sát nghỉ

Lời giải:

- Lúc đầu ta đẩy vật bằng một lực nhỏ, vật không chuyển động. Lực ma sát nghỉ đã ngăn cản không cho vật chuyển động.

- Tăng lực đẩy đến khi lớn hơn một giá trị F0 nào đó thì vật bắt đầu trượt. Điều đó chứng tỏ lực F0 lớn hơn lực ma sát nghỉ.

- Khi vật đã trượt, ta chỉ cần đẩy vật bằng một lực nhỏ hơn giá trị F0  vẫn duy trì được chuyển động trượt của vật. Điều này chứng tỏ lực ma sát trượt rất nhỏ, không thể cản trở chuyển động của vật.

II. Lực ma sát trượt

Hoạt động trang 73 Vật lí 10

Thí nghiệm 1: Kiểm chứng độ lớn của lực ma sát phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc, nhưng không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc.

Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), khối gỗ hình hộp chữ nhật, các bề mặt: gỗ, giấy.

Tiến hành:

1. Đặt mặt có diện tích lớn của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc.

- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.

- Móc khối gỗ vào lực kế, lần lượt kéo các mặt tiếp xúc (mặt gỗ, mặt tờ giấy ) theo phương nằm ngang để chúng trượt đều dưới khối gỗ (Hình 18.4).

- Ghi số chỉ của lực kế vào Bảng 18.1. Lấy giá trị trung bình  của các số chỉ lực kế làm độ lớn của lực ma sát trượt.

2. Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên

Đặt mặt có diện tích nhỏ của khối gỗ lên bề mặt tiếp xúc và lặp lại thí nghiệm như trên

Thảo luận và phân tích:

a) Nêu các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới kéo trượt đều. Tại sao khi đó số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt?

b) Sắp xếp thứ tự theo mức tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt.

c) Điều gì xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi diện tích tiếp xúc thay đổi, khi vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thay đổi?

Lời giải:

a) Các lực tác dụng lên khối gỗ khi mặt tiếp xúc bên dưới kéo trượt đều là: trọng lực P, phản lực N, lực ma sát trượt Fmst 

Theo định luật 2 Newton, ta có:

Chọn chiều dương là chiều kéo của vật

Chiếu lên chiều dương, ta có:

=> Số chỉ của lực kế bằng độ lớn của lực ma sát trượt

b) Thứ tự tăng dần lực ma sát trên mỗi bề mặt: mặt giấy -> mặt gỗ

c) Khi thay đổi diện tích tiếp xúc, vật liệu và tình trạng của bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt sẽ thay đổi

Thí nghiệm 2: Mối liên hệ giữa độ lớn lực ma sát trượt với độ lớn của áp lực lên bề mặt tiếp xúc.

Chuẩn bị: Lực kế (có GHĐ 1,0 N, ĐCNN 0,01 N), ba khối gỗ hình hộp chữ nhật giống nhau, mặt tiếp xúc: gỗ.

Tiến hành:

- Đo trọng lượng của khối gỗ bằng lực kế. Ghi vào bảng 18.2 (Áp lực của khối gỗ lên mặt tiếp xúc nằm ngang có độ lớn bằng trọng lượng của khối gỗ).

- Gắn lực kế vào giá thí nghiệm để cố định lực kế theo phương nằm ngang.

- Móc khối gỗ vào lực kế, kéo mặt tiếp xúc (mặt gỗ) theo phương nằm ngang để nó trượt đều dưới khối gỗ. Ghi lại số chỉ của lực kế trong 3 lần thí nghiệm vào Bảng 18.2. Lấy giá trị trung bình các kết quả đo.

- Lần lượt đặt thêm 1, 2 khối gỗ đầu tiên và lặp lại bước 3.

Thảo luận và phân tích:

a) Điều gì sẽ xảy ra đối với độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc?

b) Vẽ đồ thị cho thấy sự thay đổi độ lớn của lực ma sát trượt khi tăng dần độ lớn của áp lực.

c) Nêu kết luận về những đặc điểm của lực ma sát trượt

Phương pháp giải:

Làm thí nghiệm

Lời giải:

a) Khi tăng áp lực lên bề mặt tiếp xúc thì độ lớn của lực ma sát trượt sẽ giảm đi

b) Học sinh thực hiện thí nghiệm, lấy kết quả đo và tự vẽ đồ thị

c) Đặc điểm của lực ma sát trượt:

+ Điểm đặt: lên sát bề mặt tiếp xúc

+ Phương: song song với bề mặt tiếp xúc

+ Chiều: ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so với bề mặt tiếp xúc.

III. Bài tập ví dụ

Câu hỏi trang 75 Vật lí 10

Câu hỏi 1 trang 75 Vật lí 10: Các lực tác dụng lên xe chở hàng được vẽ tại trọng tâm của xe (HÌnh 18.5):

a) Các lực này có tên là gì?

b) Hãy chỉ ra các cặp lực cân bằng nhau.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải:

a) Giả sử xe di chuyển về phía bên phải

+ $\overrightarrow{F_A}$ là lực tác dụng lên xe (lực đẩy, lực kéo)

+ $\overrightarrow{F_C}$ : lực ma sát trượt

+ $\overrightarrow{F_B}$: trọng lực

+ $\overrightarrow{F_D}$: phản lực

b) Các cặp lực cân bằng nhau:

+ $\overrightarrow{F_A}$ và $\overrightarrow{F_C}$

+ $\overrightarrow{F_B}$ và $\overrightarrow{F_D}$

Câu hỏi 2 trang 75 Vật lí 10: Để đẩy chiếc tủ, cần tác dụng một lực theo phương nằm ngang có giá trị tối thiểu 300 N để thắng lực ma sát nghỉ. Nếu người kéo tủ với lực 35 N và người kia đẩy tủ với lực 260 N, có thể làm dịch chuyển tủ được không? Biểu diễn các lực tác dụng lên tủ.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức đã học

Lời giải:

Một người kéo tủ, một người đẩy tủ, lực tổng cộng tác dụng lên tủ là : 35 + 260 = 295 (N)

Để đẩy chiếc tủ, cần tác dụng tối thiểu 300 N để thắng lực ma sát nghỉ

=> Không thể làm chiếc tủ di chuyển được

Biểu diễn lực tác dụng lên tủ

Câu hỏi trang 76 Vật lí 10: Nêu vai trò của lực ma sát trong các tình huống sau:

a) Người di chuyển trên đường.

b) Vận động viên thể dục dụng cụ xoa phấn vào lòng bàn tay trước khi nâng tạ.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức thực tiễn

Lời giải:

a) Vai trò của lực ma sát trong trường hợp người di chuyển trên đường: nhờ có lực ma sát mà người có thể đứng vững và di chuyển với tốc độ điều khiển được, dẫn đến không bị ngã

b) Vai trò của lực ma sát: tăng lực ma sát ở bàn tay và dụng cụ để vận động viên cầm dụng cụ khó bị rơi ra khỏi tay.

Hoạt động trang 76 Vật lí 10

Hoạt động 1 trang 76 Vật lí 10: Thảo luận để làm sáng tỏ những vấn đề sau đây:

- Trong thực tế, có một số trường hợp lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động, nhưng cũng có trường hợp lực ma sát thúc đẩy chuyển động

- Vai trò của lực ma sát trong lĩnh vực thể thao

Phương pháp giải:

Học sinh thảo luận

Lời giải:

- Trong thực tế, có một số trường hợp lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động, nhưng cũng có trường hợp lực ma sát thúc đẩy chuyển động

+ Cản trở chuyển động: đi xe trên đường, đẩy hàng,...

+ Thúc đẩy chuyển động:

Mặt lốp xe trượt trên mặt đường

Ma sát sinh ra khi quả bóng lăn trên sân

- Vai trò của ma sát trong lĩnh vực thể thao

+ Lực ma sát giúp các vận động viên giữ được dụng cụ trên tay

+ Lực ma sát giúp cầu thủ điều khiển được trái bóng...

Hoạt động 2 trang 76 Vật lí 10: Nêu một số cách làm giảm ma sát trong kĩ thuật và trong đời sống.

Phương pháp giải:

Học sinh thảo luận

Lời giải:

Một số cách làm giảm ma sát trong kĩ thuật và trong đời sống:

+ Bôi trơn vào xích xe để làm giảm ma sát, cho xe đi lại dễ dàng

+ Đổ nước ra sàn nhà để làm giảm lực ma sát, di chuyển đồ vật dễ dàng hơn...

Em có thể trang 76 Vật lí 10: Thuyết trình về lợi ích, tác hại của ma sát trong an toàn giao thông đường bộ.

Lời giải:

Chúng ta đã biết được lực ma sát xuất hiện khi nào, tùy vào mỗi trường hợp mà lực ma sát có lợi và có hại khác nhau.

- Lợi ích của ma sát trong an toàn giao thông đường bộ:

+ Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường giữ cho bánh xe lăn trên đường không bị trượt.

+ Để dừng một chiếc xe đang chuyển động, người lái xe cần phanh, khi đó lực ma sát giữa má phanh và vành bánh xe xuất hiện giúp xe chuyển động chậm lại và có thể dừng hẳn. Lực ma sát càng lớn thì quãng đường xe đi, kể từ khi bắt đầu phanh đến khi dừng lại sẽ càng ngắn. Điều này có thể giúp tránh được các va chạm gây nguy hiểm cho người và xe.

Xe máy được trang bị hệ thống phanh ABS

+ Khi xe dừng đỗ trên dốc, lực ma sát góp phần giữ cho xe không bị trượt dốc.

Bên cạnh đó thì lực ma sát cũng có tác hại trong an toàn giao thông đường bộ.

+ Lực ma sát gây hao mòn lốp xe.

+ Lực ma sát lớn khiến các phương tiện giao thông cần năng lượng lớn khi bắt đầu chuyển động.

Lý thuyết Bài 18: Lực ma sát

I. Lực ma sát nghỉ

- Lực ma sát nghỉ là lực ma sát tác dụng lên mặt tiếp xúc của vật, khi vật có xu hướng chuyển động nhưng chưa chuyển động

II. Lực ma sát trượt

Lực ma sát trượt là lực ma sát cả trở vật trượt trên bề mặt tiếp xúc

1. Đặc điểm

- Điểm đặt: tại vật và bề mặt tiếp xúc của vật

- Phương: trùng với phương chuyển động

- Chiều: ngược chiều chuyển động

2. Công thức tính lực ma sát trượt

a) Hệ số ma sát trượt

- Tỉ số độ lớn của lực ma sát trượt Fms và áp lực N gọi là hệ số ma sát trượt, kí hiệu $\mu$

- Hệ số $\mu$ phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng của hai mặt tiếp xúc

b) Công thức tính lực ma sát trượt

$F_{ms}=\mu .N$

Sơ đồ tư duy về “Lực ma sát”