SKKN Thiết kế một số phương án thực hành đo hệ số ma sát dùng cho học sinh lớp 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ
TRƯỜNG THPT HÀM RỒNG
 ---------
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
THIẾT KẾ MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN THỰC HÀNH ĐO HỆ SỐ MA SÁT DÙNG CHO HỌC SINH LỚP 10
 Người thực hiện: Tào Thị Hạnh
 Chức vụ: Giáo viên
 SKKN thuộc lĩnh vực môn: Vật lý
THANH HOÁ NĂM 2016
MỤC LỤC
 Trang
1. Më ®Çu 2
2. Néi dung s¸ng kiÕn kinh nghiÖm 3
2.1. C¬ së lÝ luËn cña s¸ng kiÕn kinh nghiÖm vµ c¸c gi¶i ph¸p ®· sö 
dông ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò 3
2.2. Mét sè bµi tËp lËp ph­¬ng ¸n thùc hµnh 9
2.3. Thùc tr¹ng vÊn ®Ò tr­íc khi ¸p dông s¸ng kiÕn kinh nghiÖm 10
2.4. HiÖu qu¶ cña s¸ng kiÕn kinh nghiÖm ®èi víi ho¹t ®éng gi¸o dôc, 
víi b¶n th©n ®ång nghiÖp vµ nhµ tr­êng 10
3. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 10
Tµi liÖu tham kh¶o 11 
THIẾT KẾ MỘT SỐ ph­¬ng ¸n 
thùc hµnh ®o hÖ sè ma s¸t DïNG CHO häc sinh líp 10.
1- mở đầu
 Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, mọi định luật hiện tượng đều được rút ra từ thực nghiệm hoặc được kiểm chứng bằng thực nghiệm. Vậy nhưng trong quá trình dạy học bản thân tôi còn gặp nhiều khó khăn khi dạy các tiết thực hành hoặc khi dạy các tiết học có các định luật hiện tượng được rút ra từ thí nghiệm. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến khó khăn trên như: Các bộ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm của nhà trường còn chưa đảm bảo về số lượng cũng như chất lượng. Mỗi lớp thường khoảng 45 học sinh nhưng mỗi bài thực hành chỉ khoảng 3,4 bộ có thể dùng được, vậy nên rất nhiều học sinh dù rất muốn trực tiếp làm thí nghiệm nhưng không được làm mà chỉ có thể đứng quan sát các bạn làm; Một khó khăn nữa là thời gian dành cho việc làm thí nghiệm trong một tiết học là rất ngắn. Nếu là thí nghiệm biểu diễn thì chỉ do giáo viên hoặc một vài bạn cùng làm, cả lớp qua sát ghi số liệu để rút ra định luật hiện tượngThời gian làm thí nghiệm ngắn vì chỉ trong một tiết học vừa phải làm thí nghiệm, vừa phải xử lí số liệu để rút ra các kết luận. Học sinh chỉ được quan sát mà những bạn ngồi ở bàn dưới thì khó mà quan sát được. 
	HiÖn nay, xu hướng đổi mới về phương pháp dạy học ở trường phổ thông là tÝch cùc ho¸ qu¸ tr×nh ho¹t ®éng nhËn thøc cña häc sinh. §èi víi bé m«n VËt lý, xu h­íng trªn ®­îc thÓ hiÖn râ trªn nhiÒu mÆt, trong ®ã cã viÖc t¨ng c­êng ho¹t ®ộng thùc nghiÖm cña häc sinh kh«ng chØ trong giê häc chÝnh kho¸ mµ cßn c¶ trong c¸c giê häc ngo¹i kho¸ vµ kÓ c¶ ë nhµ n÷a. ViÖc båi d­ìng cho c¸c em cã kÜ n¨ng thùc nghiÖm vµ x©y dùng nh÷ng ph­¬ng ph¸p thÝ nghiÖm míi cña riªng m×nh tõ nh÷ng bµi to¸n thÝ nghiÖm gióp c¸c em hiÓu ®óng h¬n vÒ b¶n chÊt cña m«n VËt Lý tõ ®ã c¸c em sÏ yªu thÝch m«n vËt lý h¬n vµ tÝch cùc vËn dông kiÕn thøc vËt lý vµo s¸ng t¹o kÜ thuËt vµ ®êi sèng .
 ViÖc båi d­ìng cho c¸c em kÜ n¨ng thùc nghiÖm ®ßi hái gi¸o viªn mÊt rÊt nhiÒu c«ng søc: t×m tßi tµi liÖu, tæ chøc cho c¸c em thùc hµnh. Mét ®iÒu khã h¬n lµ ph¶i suy nghÜ t×m tßi c¸ch d¹y sao cho häc sinh ham mª thÝ nghiÖm, c¸c em kh«ng nh÷ng lµm nh÷ng bµi tËp ®Þnh s½n mµ ph¶i tù s¸ng t¹o nh÷ng bµi tËp thùc nghiÖm, nh÷ng ph­¬ng ph¸p míi cña riªng m×nh.
	Theo h­íng ®ã,qua thùc tÕ t«i ®· so¹n ®­îc mét sè bµi thùc nghiÖm dµnh cho c¸c em häc sinh phæ th«ng vµ thÊy r»ng chóng gióp Ých rÊt nhiÒu trong viÖc n©ng cao niÒm ®am mª cña häc sinh ®èi víi m«n häc VËt lý. Sau ®©y t«i xin tr×nh bµy mét sè ph­¬ng ¸n thùc hµnh ®o hÖ sè ma s¸t dïng cho häc sinh líp 10.
2. Néi dung s¸ng kiÕn kinh nghiÖm
2.1. C¬ së lÝ luËn cña s¸ng kiÕn kinh nghiÖm vµ c¸c gi¶i ph¸p ®· ¸p dông ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò. 
Ph­¬ng ¸n 1: §o hÖ sè ma s¸t nghØ b»ng c¸ch thay ®æi khèi l­îng vËt vµ dïng c©n ®Ó x¸c ®Þnh khèi l­îng tõ ®ã x¸c ®Þnh ®­îc hÖ sè ma s¸t nghØ
T
M
m
P
M
 a,C¬ së lÝ thuyÕt
Fms
Cho c¬ hÖ nh­ h×nh vÏ
- khi khèi l­îng cña vËt m cßn nhá
 hÖ ch­a chuyÓn ®éngT
 th× lùc ma s¸t 
nghØ Fms gi÷a vËt M vµ mÆt ph¼ng ngang
 b»ngvíi träng lùc P cña vËt m
- T¨ng dÇn khèi l­îng cña vËt m ®Õn khi
 M b¾t ®Çu tr­ît th× lùc ma s¸t nghØ ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i 
 Fms = Mg = mg
Tõ ®ã tÝnh ®­îc hÖ sè ma s¸t nghØ (1)
 b, TiÕn hµnh thÝ nghiÖm 
Bè trÝ thÝ nghiÖm nh­ h×nh vÏ, ban ®Çu ®Ó khèi l­îng cña vËt m nhá ®Ó hÖ kh«ng chuyÓn ®éng. T¨ng dÇn khèi l­îng cña m ®Õn khi hÖ b¾t ®Çu chuyÓn ®éng th× dõng l¹i. C©n khèi l­îng M vµ m, thay vµo c«ng thøc (1) tÝnh ®­îc hÖ sè ma s¸t nghØ .
x
 *) NhËn xÐt : Trong ph­¬ng ¸n nµy, cã thÓ thay hÖ b»ng d©y xÝch. Khi vËt b¾t ®Çu tù tr­ît 
 = 
 x vµ L tØ lÖ víi sè m¾t ®Õm ®­îc.
c, KÕt qu¶ ®o theo ph­¬ng ¸n 1: 
LÇn ®o
m
Dm
M
DM
1
25g
1g
100g
1g
0,250
2
50g
1g
200g
1g
0,250
3
80g
1g
300g
1g
0,267
*) Sai sè: 
 D = = 0.01
KÕt qu¶. = 0.26 ± 0.01	
m
M
h
Ph­¬ng ¸n 2: §o hÖ sè ma s¸t tr­ît b»ng c¸ch cho vËt chuyÓn ®éng chËm dÇn ®Òu 
 a,C¬ së lÝ thuyÕt
 Chän hai vËt cã khèi l­îng m = M. Th¶ cho r¬i tõ ®é cao h. Sau khi m tíi ®Êt, M cßn ®i thªm mét ®o¹n s. Ta cã:
-Lóc ®Çu khi th¶ cho m tõ ®é cao h th× c¶ hai vËt chuyÓn ®éng víi cïng gia tèc lµ
- VËn tèc cña hÖ ngay tr­íc khi m ch¹m ®Êt lµ
 (2.1)
- Khi m ch¹m ®Êt vËt M cßn ®I thªm ®­îc ®o¹n ®­êng s n÷a th× dõng l¹i. ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng cho vËt M trªn ®o¹n ®­êng s ta cã : 
 (2.2)
Tõ (2.1) vµ (2.2) t×m ®­îc : 
 Gäi L lµ qu·ng ®­îng tæng céng mµ M ®i ®­îc th× 
 L = h + s Þ s = L – h . 
 VËy (3.2)
 b, TiÕn hµnh thÝ nghiÖm 
Bè trÝ thÝ nghiÖm nh­ h×nh vÏ, chän 2 vËt cã khèi l­îng nh­ nhau. Ban ®Çu gi÷ c¬ hÖ cho vËt m c¸ch mÆt ®Êt ®é cao h.
-§o ®é cao h vµ ®¸nh dÊu vÞ trÝ ban ®Çu cña vËt M
-Th¶ cho m chuyÓn ®éng ®Õn khi M dõng l¹i th× ®¸nh dÊu vÞ trÝ cña M
- §o tæng qu·ng ®­êng L=h+s mµ M ®· ®i
*Thay c¸c gi¸ trÞ ®o ®­îc vµo biÓu thøc (3.2) ®Ó tÝnh 
 ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµylµ c¸ch bè trÝ vµ tiÕn hµnh thÝ nghiÖm rÊt ®¬n gi¶n lo¹i bá ®­îc sai sè chñ quan.
	KÕt qu¶ ®o theoph­¬ng ¸n 2: 
LÇn ®o
h (m)
Dh
L (m)
DL
1
0,30
0,01
0,73
0,01
2
0,30
0,01
0,75
0,01
3
0,30
0,01
0,74
0,00
Trung b×nh
 = 0,30
 = 0,01
L = 0,74
DL = 0,01
h = 0,30 ± 0,01
L = 0,74 ± 0,01
*) Sai sè: = 0,254
 D = 
	KÕt qu¶: = 0,25 ± 0,05
Ph­¬ng ¸n 3 : §o hÖ sè ma s¸t tr­ît b»ng c¸ch cho vËt tr­ît tõ trªn mÆt ph¼ng nghiªng xuèng mÆt ph¼ng n»n ngang 
 a,C¬ së lÝ thuyÕt
MÆt ph¼ng nghiªng vµ mÆt ngang cïng hÖ sè ma s¸t. Bè trÝ thÝ nghiÖm nh­ h×nh vÏ.
a
h
m
A
D
C
B
 Cho vËt tr­ît tõ A kh«ng vËn tèc ban ®Çu. VËt tr­ît xuèng mÆt ph¼ng nghiªng vµ dõng l¹i t¹i D trªn mÆt ph¼ng ngang.
 ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng ta cã :
 mg.AB = mgcosa.AC + mg.CD
 Víi AC.cosa = BC ta t×m ®­îc : (4.1)
 ( Víi l = BD )
b, TiÕn hµnh thÝ nghiÖm 
B­íc 1: Bè trÝ thÝ nghiÖm nh­ h×nh vÏ. L­u ý sö dông vËt kÝch th­íc nhá vµ c¸c mÆt ngh¼ng AC, CD ph¶i dµi, gãc a nhá ®Ó kh¾c phôc va ch¹m cña vËt víi mÆt ph¼ng ngang t¹i C.
B­íc 2: §¸nh dÊu mét ®iÓm A trªn mÆt ph¼ng nghiªng,®o ®é cao cña ®iÓm A: h=AB
B­íc 3: Th¶ cho vËt trît kh«ng vËn tèc ban ®Çu tõ ®iÓm A. VËt tr­ît xuèng mÆt ph¼ng nghiªng vµ dõng l¹i t¹i D trªn mÆt ph¼ng ngang. §o kho¶ng c¸ch l=BD
* Thay c¸c gi¸ trÞ h vµ l ®· ®o ®­îc vao (4.1) ®Ó t×m m
KÕt qu¶ ®o theo ph­¬ng ¸n 3: 
LÇn ®o
h (m)
Dh
l (m)
Dl
1
0,15
0,01
0,575
0,003
2
0,15
0,01
0,562
0,010
3
0,15
0,01
0,580
0,008
Trung b×nh
 = 0,15
 = 0,01
 = 0,572
 = 0,007
h = 0,15 ± 0,01
l = 0,572 ± 0,007
*) Sai sè : 
KÕt qu¶. = 0,26 ± 0,02
 l
 l0
Dl
Ph­¬ng ¸n 4: §o hÖ sè ma s¸t tr­ît b»ng c¸ch dïng vËt vµ lß xo ®µn håi 
 a,C¬ së lÝ thuyÕt
 *Treo vËt khèi l­îng m vµo ®Çu lß xo
 ( h×nh 1 ) 
Khi vËt ë vÞ trÝ c©n b»ng lß xo gi·n ®o¹n 
 (3.1)
 *G¾n chÆt mét ®Çu lß xo vµo gi¸ ®ì 
·
A
·
O
·
B
 ( h×nh 2). 
§Æt cho vËt tiÕp xóc lß xo
 ( kh«ng g¾n víi lß xo )
®¸nh dÊu vÞ trÝ O cña vËt.
§­a vËt tíi ®iÓm A sao cho lß xo bÞ 
nÐn ®o¹n råi th¶ nhÑ vËt chuyÓn ®éng 
®­îc ®o¹n ®­êng s ®Õn B råi dõng l¹i
 ¸p dông ®Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l­îng ta cã: 
 (3.2)
 Tõ (3.1) vµ (3.2) ta cã : (3.3)
 b, TiÕn hµnh thÝ nghiÖm 
 B­íc1. Dïng th­íc ®o chiÒu dµi tù nhiªn l0 cña lß xo vµ chiÒu dµi l cña lß xo khi vËt n»m c©n b»ng. 
 B­íc 2 : G¾n chÆt mét ®Çu lß xo vµo gi¸ ®ì (h×nh 2). §Æt cho vËt tiÕp xóc lß xo ( kh«ng g¾n víi lß xo ), ®¸nh dÊu vÞ trÝ O cña vËt.
B­íc 3: Trªn mÆt ph¼ng ngang, lÊy®iÓm A víi OA = Dl.
 B­íc 4: §­a vËt ®Õn vÞ trÝ A, lß xo nÐn mét ®o¹n Dl. Th¶ vËt tù do, vËt ®Õn vÞ trÝ B th× dõng l¹i. §o kho¶ng c¸ch AB = s.
 * Thay c¸c gi¸ trÞ l, l0, s ®· ®o ®­îc vµo (3.3) ta sÏ t×m ®­îc m
Ph­¬ng ¸n 5 : §o hÖ sè ma s¸t nghØ b»ng c¸ch kÐo cho vËt ®æ
 a,C¬ së lÝ thuyÕt
¸p dông víi khèi cã kÝch th­íc lín.
h
M
Lóc ®Çu t¸c dông F ë M rÊt gÇn A sao cho vËt b¾t ®Çu tr­ît: F =m mg.
N©ng dÇn ®iÓm ®Æt M lªn cao khi ®Õn vÞ trÝ N nµo ®ã th× vËt b¾t ®Çu quay quanh A.
l
B
A
VËy mg = F.h = m.mgh à m = (5.1)
b, TiÕn hµnh thÝ nghiÖm 
B­íc 1: bè trÝ thÝ nghiÖm nh­ h×nh vÏ, ban dÇu t¸c dông lùc vµo ®iÓm M sao cho vËt tr­ît trªn mÆt ph¼ng n»m ngang
B­íc 2: N©ng dÇn ®iÓm ®Æt cña lùc t¸c dông®Õn vÞ trÝ N nµo ®ã th× vËt b¾t ®Çu quay quanh A. §o h = AN, l = AB 
* Thay gi¸ trÞ h, l ®o ®­îc vµo (5.1) ta tÝnh ®­îc m
¦u ®iÓm: kh«ng cÇn biÕt F b»ng bao nhiªu nªn ta tr¸nh ®­îc sai sè.
Ph­¬ng ¸n 3: sö dông mÆt ph¼ng nghiªng
LÇn ®o
h (m)
Dh
l (m)
Dl
1
0,15
0,01
0,575
0,003
2
0,15
0,01
0,562
0,010
3
0,15
0,01
0,580
0,008
Trung b×nh
 = 0,15
 = 0,01
 = 0,572
 = 0,007
h = 0,15 ± 0,01
l = 0,572 ± 0,007
*) Sai sè : 
KÕt qu¶. = 0,26 ± 0,02
2.2. Mét sè bµi tËp lËp ph­¬ng ¸n thùc hµnh
Bµi tËp 1:
Gi¶ sö cã mét v¸n gç, mét thanh cïng lo¹i gç ®ã vµ mét chiÕc th­íc. H·y ®­a ra ph­¬ng ph¸p ®o hÖ sè ma s¸t gi÷ gç ®èi víi gç.
Bµi tËp 2:
Lµm thÕ nµo x¸c ®Þnh hÖ sè ma s¸t cña thanh trªn mÆt ph¼ng nghiªng mµ chØ dïng mét lùc kÕ. BiÕt r»ng ®é nghiªng cña mÆt ph¼ng lµ kh«ng ®æi vµ kh«ng ®ñ lín ®Ó cho thanh tù tr­ît.
Bµi tËp 3:
Cho mét d©y xÝch gåm nhiÒu m¾t xÝch nhá gièng nhau. T×m c¸ch x¸c ®Þnh hÖ sè ma s¸t gi÷a d©y xÝch vµ mÆt bµn mµ kh«ng dïng thªm bÊt cø mét dông cô g×.
 Bµi tËp 4 : LËp c¸c ph­¬ng ¸n x¸c ®Þnh hÖ sè ma s¸t tr­ît gi÷a khèi gç h×nh hép vµ mét mÆt cong bÊt k× .
2.3. Thùc tr¹ng vÊn ®Ò tr­íc khi ¸p dông s¸ng kiÕn kinh nghiÖm
Tr­íc khi ¸p dông s¸ng kiÕn trªn t«i nhËn thÊy häc sinh ch­a thùc sù hiÓu ®óng b¶n chÊt vµ vai trß cña m«n vËt lý. Häc sinh häc vËt lý chñ yÕu häc thuéc lÝ thuyÕt vµ gi¶i to¸n VËt lý thuéc ®ñ c¸c lo¹i phøc t¹p kh¸c nhau, kh«ng cÇn vµ còng kh«ng thÓ hiÓu ®ã lµ c¸i g× vµ ®Ó lµm g× vµ m×nh sÏ gÆp ë ®©u trong cuéc ®êi ngo¹i trõ tr­êng hîp cã thÓ gÆp lóc ®i thi. ChÝnh v× vËy mµ häc sinh ch­a thùc sù say mª víi m«n häc vµ ch­a vËn dông ®­îc kiÕn thøc ®· häc vµo cuèc sèng.
2.4. HiÖu qu¶ cña s¸ng kiÕn kinh nghiÖm ®èi víi ho¹t ®éng gi¸o dôc, víi b¶n th©n, ®ång nghiÖp vµ nhµ tr­êng.
Khi ¸p dông s¸ng kiÕn kinh nghiÖm trªn vµo qu¸ tr×nh d¹y häc t«i nhËn thÊy häc sinh ®· hiÓu ®Çy ®ñ h¬n c¸i hay, c¸i ®Ñp cña m«n VËt lý. VËt lý kh«ng ph¶i chØ lµ nh÷ng ph­¬ng tr×nh nh÷ng con sè mµ tÊt c¶ nh÷ng bµi to¸n phøc t¹p ®ã ®Òu gióp chóng ta ®o ®Æc vµ t×m ra ®­îc nh÷ng th«ng sè cÇn thiÕt ®Ó øng dông vµo khoa häc kÜ thuËt. Khi d¹y cho häc sinh thiÕt kÕ c¸c ph­¬ng ¸n thùc hµnh, häc sinh ®· thùc sù say mª víi m«n häc h¬n, say mª c¶ gi¶i to¸n VËt lý vµ thiÕt kÕ ph­¬ng ¸n thùc hµnh rÊt ®¬n gi¶n tõ kÕt qu¶ cña nh÷ng bµi to¸n VËt lý phøc t¹p. Häc sinh kh«ng chØ tÝch cùc, chñ ®éng, s¸ng t¹o trong c¸c giê häc trªn líp mµ cßn say mª häc, t×m tßi tù lµm thùc nghiÖm lóc ë nhµ. ViÖc thiÕt kÕ c¸c ph­¬ng ¸n thùc nghiÖm gióp häc sinh hiÓu ®Çy ®ñ h¬n ý nghÜa cña m«n häc, häc sinh kh«ng chØ tÝch cùc häc mµ cßn biÕt vËn dông tèt kiÕn thøc m«n häc vµo cuéc sèng vµ khoa häc s¸ng t¹o kÜ thuËt. 
3. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 
Qua thùc tÕ gi¶ng d¹y, t«i thÊy r»ng viÖc d¹y cho c¸c em thiÕt kÕ ph­¬ng ¸n thùc hµnh ®· lµm cho häc sinh thùc sù høng thó vµ say mª víi m«n häc. Häc sinh x¸c ®Þnh ®óng ®¾n h¬n môc ®Ých häc tËp. Häc sinh kh«ng chØ say s­a häc tËp h¬n mµ c¸c em cßn cã s¸ng kiÕn trong khoa häc kÜ thuËt, gãp phÇn vµo sù tiÕn bé cña khoa häc vµ c«ng nghÖ. 
Tµi liÖu tham kh¶o.
 1- V. LANGUÐ - Nh÷ng bµi tËp hay vÒ thÝ nghiÖm VËt LÝ – Ng­êi dÞch : NguyÔn v¨n thiÒu – NXBGD 
 2- NguyÔn tó anh, vò nh­ ngäc, vò ngäc hång, nguyÔn thÕ kh«i, nguyÔn träng h¶i, lª h­¬ng quúnh – Thùc hµnh vËt lÝ ®¹i c­¬ng tËp I – NXBGD 
 3 – NguyÔn th­îng chung-ThÝ nghiÖm thùc hµnh VËt lÝ chän läc.NXBGD
 4- GS D­¬ng träng b¸i, TS Cao ngäc viÔn - C¸c bµi thi quèc gia chän häc sinh giái THPT . NXB §HQGHN 
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Thanh Hoá, ngày 12 tháng 03 năm 2016
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình viết, không sao chép nội dung của người khác
Tào Thị Hạnh