I. Lý thuyết trọng tâm

1. Lực ma sát là gì?

Khi dùng tay búng nhẹ vào miếng gỗ đặt trên mặt bàn, miếng gỗ trượt trên mặt bàn rồi chậm dần và dừng lại. Lực do mặt bàn tác dụng lên bề mặt miếng gỗ tiếp xúc với mặt bàn, làm miếng gỗ thay đổi chuyển động, được gọi là lực ma sát.

Lực ma sát là lực tiếp xúc, xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật. Lực ma sát có cùng phương nhưng ngược chiều với lực đẩy (hoặc chiều chuyển động).

Nguyên nhân gây ra lực ma sát: Bề mặt của các vật nhìn bằng mắt thường có vẻ rất nhẵn, nhưng khi phóng đại lên sẽ thấy chúng rất gồ ghề. Sự gồ ghề này chính là nguyên nhân chính gây ra lực ma sát khi hai bề mặt tiếp xúc nhau.

2. Lực ma sát nghỉ và lực ma sát trượt

Hai loại lực ma sát thường gặp:

Lực ma sát nghỉ: Là lực giữ cho vật đứng yên ngay cả khi vật bị kéo hoặc đẩy. Ví dụ: đẩy thùng hàng mà thùng vẫn đứng yên; quyển sách nằm yên trên mặt bàn nghiêng; sản phẩm nằm yên trên băng chuyền,…

Lực ma sát trượt: Là lực xuất hiện khi vật trượt trên bề mặt của vật khác. Ví dụ: miếng gỗ trượt trên mặt bàn chậm dần; phanh xe đạp tạo ma sát giữa má phanh và vành bánh xe,…

3. Tác dụng của lực ma sát đối với chuyển động

Lực ma sát có hai tác dụng:

Tác dụng cản trở chuyển động:

• Khi phanh gấp xe đạp, lực ma sát giữa má phanh và vành bánh xe, giữa lốp xe và mặt đường cản trở chuyển động, làm xe chậm dần và dừng lại.
• Một người ra sức đẩy thùng hàng mà thùng vẫn đứng yên → lực ma sát nghỉ cản trở lực đẩy của người.

Tác dụng thúc đẩy chuyển động:

• Khi đi bộ, chân đạp lên mặt đường về phía sau, lực ma sát giữa mặt đường và chân có phương nằm ngang, chiều hướng về phía trước, có tác dụng thúc đẩy người chuyển động về phía trước.
• Lốp xe quay trên mặt đường, lực ma sát giữa lốp xe và mặt đường giúp xe di chuyển về phía trước.

4. Ma sát trong an toàn giao thông

• Mặt lốp xe có các khía rãnh để tăng ma sát giữa lốp xe và mặt đường, giúp xe bám đường tốt hơn. Nếu lốp xe có khía rãnh đã bị mòn thì không an toàn vì lực ma sát giảm, xe dễ bị trượt.
• Khi phanh gấp, lốp xe ô tô để lại vệt đen dài trên đường nhựa vì ma sát giữa lốp xe và mặt đường rất lớn, làm cao su nóng lên, mềm ra và dính vào mặt đường.
• Trên đường cao tốc có biển báo tốc độ giới hạn vì khi chạy tốc độ cao, quãng đường phanh sẽ dài hơn (cần ma sát lớn hơn và thời gian dài hơn để dừng lại).

II. Phương pháp giải các dạng bài tập

Dạng 1: Khái niệm lực ma sát, phân biệt ma sát nghỉ và ma sát trượt

Phương pháp:

Nắm vững:

• Lực ma sát là lực tiếp xúc, xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật.
• Lực ma sát có cùng phương, ngược chiều với lực tác dụng (hoặc chiều chuyển động).
• Ma sát nghỉ: vật bị đẩy/kéo nhưng vẫn đứng yên → ma sát nghỉ giữ vật.
• Ma sát trượt: vật đang trượt trên bề mặt vật khác.
• Phân biệt lực ma sát với lực đàn hồi: lực của tấm ván bị uốn cong khi có vật đặt lên là lực đàn hồi, không phải lực ma sát.

Bài tập 1: Lực ma sát nghỉ xuất hiện khi

A. Quyển sách để yên trên mặt bàn nằm nghiêng.

B. Ô tô đang chuyển động, đột ngột hãm phanh.

C. Quả bóng bàn đặt trên mặt bàn nằm ngang.

D. Xe đạp đang xuống dốc.

Lời giải chi tiết:

Lực ma sát nghỉ là lực giữ cho vật đứng yên khi có lực tác dụng lên vật.

• A đúng: Quyển sách đặt trên mặt bàn nghiêng, trọng lực kéo sách trượt xuống nhưng sách vẫn đứng yên → có lực ma sát nghỉ giữ sách lại.
• B sai: Ô tô hãm phanh, bánh xe trượt trên đường → đây là ma sát trượt.
• C sai: Quả bóng trên mặt bàn ngang, không có lực nào kéo bóng trượt → không có ma sát nghỉ (chỉ có trọng lực và lực nâng cân bằng nhau).
• D sai: Xe đạp đang xuống dốc, đang chuyển động → không phải ma sát nghỉ.

Đáp án: A. Quyển sách để yên trên mặt bàn nằm nghiêng.

Bài tập 2: Lực nào trong hình vẽ sau đây không phải là lực ma sát?

Lời giải chi tiết:

• A – Lực của tấm ván bị uốn cong: Khi đặt vật lên tấm ván, ván bị uốn cong và tác dụng ngược lại lên vật. Đây là lực đàn hồi (giống như lò xo bị nén), không phải lực ma sát → Đúng, đây không phải lực ma sát.
• B – Lực giữ vật không trượt xuống dốc: Đây là lực ma sát nghỉ (giữ vật đứng yên trên mặt nghiêng).
• C – Lực của mặt sàn giữ vật đứng yên khi bị đẩy: Đây là lực ma sát nghỉ.
• D – Lực của băng truyền giữ bao xi măng: Đây là lực ma sát nghỉ.

Đáp án: C. Hình A.

Dạng 2: Tác dụng cản trở và thúc đẩy chuyển động của lực ma sát

Phương pháp:

Phân biệt hai tác dụng:

• Cản trở chuyển động: Lực ma sát ngược chiều chuyển động, làm vật chậm dần hoặc giữ vật đứng yên. Ví dụ: phanh xe, đẩy thùng hàng mà thùng không di chuyển.
• Thúc đẩy chuyển động: Lực ma sát cùng chiều chuyển động, giúp vật di chuyển. Ví dụ: ma sát giữa chân và mặt đường khi đi bộ, ma sát giữa lốp xe và đường khi xe chạy.

Khi vật đứng yên dù bị đẩy → lực ma sát nghỉ cân bằng với lực đẩy (cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn).

Bài tập 1: Khi đi bộ, chân đạp lên mặt đường làm xuất hiện lực ma sát giữa mặt đường và chân. Lực này có phương và chiều như thế nào? Có tác dụng gì?

A. Phương nằm ngang, chiều hướng về phía sau. Có tác dụng làm người chuyển động về phía trước.

B. Phương nằm ngang, chiều hướng về phía trước. Có tác dụng làm người chuyển động về phía trước.

C. Phương nằm ngang, chiều hướng về phía sau. Có tác dụng làm cản trở chuyển động.

D. Phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống. Có tác dụng làm thúc đẩy chuyển động.

Lời giải chi tiết:

Khi đi bộ, chân ta đạp lên mặt đường về phía sau. Theo nguyên lí phản lực, mặt đường tác dụng lại chân ta một lực ma sát có:

• Phương: nằm ngang.
• Chiều: hướng về phía trước (ngược với chiều chân đạp về phía sau).
• Tác dụng: thúc đẩy người chuyển động về phía trước.

Đây là ví dụ điển hình về lực ma sát có tác dụng thúc đẩy chuyển động.

Đáp án: B. Phương nằm ngang, chiều hướng về phía trước. Có tác dụng làm người chuyển động về phía trước.

Bài tập 2: Một vật đang nằm yên trên mặt phẳng nằm ngang. Khi tác dụng lên vật một lực có phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải, cường độ 2 N thì vật vẫn nằm yên. Lực ma sát nghỉ tác dụng lên vật khi đó có

A. Phương nằm ngang, hướng từ phải sang trái, cường độ 2 N.

B. Phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải, cường độ 2 N.

C. Phương nằm ngang, hướng từ phải sang trái, cường độ lớn hơn 2 N.

D. Phương nằm ngang, hướng từ trái sang phải, cường độ lớn hơn 2 N.

Lời giải chi tiết:

Vật bị đẩy với lực 2 N hướng từ trái sang phải nhưng vật vẫn đứng yên. Điều này có nghĩa là lực ma sát nghỉ đã cân bằng với lực đẩy.

Hai lực cân bằng phải có đặc điểm:

• Cùng phương: nằm ngang.
• Ngược chiều: lực đẩy hướng từ trái sang phải → lực ma sát nghỉ hướng từ phải sang trái.
• Cùng độ lớn: lực đẩy = 2 N → lực ma sát nghỉ = 2 N.

Nếu lực ma sát lớn hơn 2 N thì vật sẽ bị đẩy ngược lại (sai). Nếu nhỏ hơn 2 N thì vật sẽ trượt đi (sai). Vật đứng yên nên hai lực phải bằng nhau.

Đáp án: A. Phương nằm ngang, hướng từ phải sang trái, cường độ 2 N.

Dạng 3: Ma sát trong an toàn giao thông và đời sống

Phương pháp:

Nắm vững các kiến thức vận dụng:

• Lốp xe có khía rãnh để tăng ma sát → bám đường tốt hơn. Lốp mòn → ma sát giảm → nguy hiểm.
• Phanh gấp → lốp trượt trên đường → ma sát lớn → cao su nóng, mềm, dính vào đường → vệt đen.
• Lực cản không khí: vật có diện tích tiếp xúc với không khí càng lớn → lực cản càng lớn → chuyển động càng chậm.
• Xe sa lầy: bánh xe quay trơn, ma sát giữa lốp xe và bùn quá nhỏ → không đủ lực thúc đẩy xe.

Bài tập 1: Tại sao khi phanh gấp, lốp xe ô tô để lại một vệt đen dài trên mặt đường?

A. Do ma sát giữa lốp xe và mặt đường.

B. Do cao su nóng lên.

C. Do ma sát giữa lốp xe và mặt đường lớn làm cho cao su nóng lên, mềm ra và dính vào mặt đường.

D. Do lực hút của mặt đường.

Lời giải chi tiết:

Khi phanh gấp, bánh xe bị khoá lại và trượt trên mặt đường. Lực ma sát trượt giữa lốp xe và mặt đường rất lớn, sinh ra nhiệt lượng lớn. Nhiệt này làm cho cao su ở lốp xe nóng lên, mềm ra và một phần cao su dính vào mặt đường, tạo thành vệt đen.

• Đáp án A chưa đầy đủ (chỉ nêu nguyên nhân, chưa giải thích cơ chế).
• Đáp án B chưa đầy đủ (chỉ nêu hiện tượng trung gian).
• Đáp án D sai hoàn toàn.

Đáp án: C. Do ma sát giữa lốp xe và mặt đường lớn làm cho cao su nóng lên, mềm ra và dính vào mặt đường.

Bài tập 2: Thả hai tờ giấy giống nhau ở cùng một độ cao, tờ 1 được vo tròn, tờ 2 giữ nguyên. Tờ giấy nào chạm đất trước? Vì sao?

A. Tờ 1 chạm đất trước vì nó nặng hơn tờ 2.

B. Tờ 2 chạm đất trước vì nó nhẹ hơn tờ 1.

C. Tờ 1 chạm đất trước vì nó chịu lực cản của không khí ít hơn tờ 2.

D. Tờ 1 chạm đất trước vì nó chịu lực cản của không khí nhiều hơn tờ 2.

Lời giải chi tiết:

Hai tờ giấy giống nhau nên có cùng khối lượng (loại A và B vì không tờ nào nặng hay nhẹ hơn).

Sự khác biệt nằm ở diện tích tiếp xúc với không khí:

• Tờ 1 (vo tròn): Diện tích tiếp xúc với không khí nhỏ → lực cản không khí ít → rơi nhanh hơn → chạm đất trước.
• Tờ 2 (giữ nguyên): Diện tích tiếp xúc với không khí lớn → lực cản không khí nhiều → rơi chậm hơn, lơ lửng trong không khí lâu hơn.

Đáp án: C. Tờ 1 chạm đất trước vì nó chịu lực cản của không khí ít hơn tờ 2.

III. Sơ đồ tư duy

1. Khái niệm

• 1.1. Là lực tiếp xúc, xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật
• 1.2. Cùng phương, ngược chiều với lực tác dụng (hoặc chiều chuyển động)
• 1.3. Nguyên nhân: bề mặt tiếp xúc gồ ghề

2. Phân loại

• 2.1. Ma sát nghỉ: giữ vật đứng yên dù bị đẩy/kéo
• 2.2. Ma sát trượt: xuất hiện khi vật trượt trên bề mặt vật khác

3. Tác dụng

• 3.1. Cản trở chuyển động: phanh xe, đẩy thùng hàng không di chuyển
• 3.2. Thúc đẩy chuyển động: chân đạp đường khi đi bộ, lốp xe bám đường

4. An toàn giao thông

• • 4.1. Lốp xe có khía rãnh: tăng ma sát, bám đường tốt
  • 4.2. Lốp mòn: ma sát giảm, nguy hiểm

• 4.3. Phanh gấp: vệt đen do cao su nóng, mềm, dính đường
• 4.4. Tốc độ cao: quãng đường phanh dài hơn

IV. Sai lầm thường gặp

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu