Tài liệu CHỦ ĐỀ 5 ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ppt

Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị tr

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

21

CHƯƠNG II DAO ĐỘNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 5 ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

A TÓM TẮT KIẾN THỨC CƠ BẢN

I DAO ĐỘNG TUẦN HOÀN

1 Định nghĩa: là dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian

bằng nhau xác định

2 Chu kì, tần số của dao động:

+ Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s)

Với N là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong thời gian t

+ Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây; đơn vị héc (Hz)

12

N f





II DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 Định nghĩa: là dao động mà trạng thái dao động được mô tả bởi định luật dạng cosin (hay sin) đối với thời

gian

2 Phương trình dao động: x = Acos(t +)

Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

+ Li độ x: là độ lệch của vật khỏi vị trí cân bằng

+ Biên độ A : là giá trị cực đại của li độ, luôn dương

+ Pha ban đầu : xác định li độ x tại thời điểm ban đầu t = 0

+ Pha của dao động (t +): xác định li độ x của dao động tại thời điểm t

+ Tần số góc : là tốc độ biến đổi góc pha.=

luôn hướng về vị trí cân bằng

+ Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ (sớm pha

6 Sự đổi chiều và đổi dấu của các đại lượng:

+ x, a và F đổi chiều khi qua VTCB, v đổi chiều ở biên.

+ x, a, v, F biến đổi cùng T, f và 

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

22

9 Bốn vùng đặc biệt cần nhớ

a Vùng 1: x > 0; v < 0; a < 0

 Chuyển động nhanh dần theo chiều (-) vì a.v > 0 và thế

năng giảm, động năng tăng

b Vùng 2: x < 0; v < 0; a > 0

 Chuyển động nhanh dần theo chiều (-) vì a.v < 0 và thế

năng tăng, động năng giảm

c Vùng 3: x < 0; v > 0; a > 0

 Chuyển động nhanh dần theo chiều (+) vì a.v > 0 và thế

năng giảm, động năng tăng

d Vùng 4: x > 0; v > 0; a < 0

 Chuyển động nhanh dần theo chiều (+) vì a.v < 0 và thế

năng tăng, động năng giảm

10 Mối liên hệ về pha của li độ (x), vận tốc (v) và gia tốc (a) Theo hình 1.2 ta nhận thấy mối liên hệ về pha

của li độ (x), vận tốc (v) và gia tốc (a):

v

2 max 2 2

2 max

v

2 max

2 2 max

9 Dao động điều hoà có tần số góc là, tần số f, chu kỳ T Thì động năng và thế năng biến thiên với tần số góc

2, tần số 2f, chu kỳ T/2 Động năng và thế năng biến thiên cùng biên độ, cùng tần số nhưng ngươc pha nhau

10 Động năng và thế năng trung bình trong thời gian nT/2 (nN*, T là chu kỳ dao động) là: W 1 2 2

2 4m  A

11 Chiều dài quỹ đạo: 2A

12 Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A

Quãng đường đi trong l/4 chu kỳ là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại

3

x4

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

23

Thời gian vật đi được những quãng đường đặc biệt:

13 Thời gian, quãng đường, tốc độ trung bình

a Thời gian: Giải phương trình x iAcos( t i) tìm t i

Chú ý:

 Gọi O là trung điểm của quỹ đạo CD và M là trung điểm của OD; thời gian đi từ O đến M là

12

2Neáu thì 4

T t

A

a(cm/s

2

)

Sơ đồ phân bố thời gian trong quá trình dao động

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

24

c + Tốc độ trung bình: tb

s v t



+ Tốc độ trung bình trong một chu kỳ dao động: v 4A

T

14 Tổng hợp dao dộng đều hòa

a Độ lệch pha trong hai dao động cùng tần số

x 1 = A 1 cos(  t +  1 ) và x 2 = A 2 cos(  t +  2 )

- Độ lệch pha giữa hai dao động x1và x2:    1 2

+ Nếu    0  1 2thì x1nhanh pha hơn x2

+ Nếu    0  1 2thì x1chậm pha hơn x2

- Các giá trị đặt biệt của độ lệch pha:

+   k2 với k Z : hai dao động cùng pha

+   (2k1) với k Z : hai dao động ngược pha

2

k 



   với k Z : hai dao động vuông pha

b Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x 1 = A 1 cos(  t +  1 ) và x 2 = A 2 cos(  t +  2 ) được một dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số x = Acos(  t +  ).

Trong đó: A2 A12A222A A c1 2 os( 2 1)

sin sintan

* Nếu= 2kπ (x1, x2cùng pha) AMax= A1+ A2

` * Nếu= (2k + 1)π (x1, x2ngược pha) AMin=A1- A2

Chú ý : Khi viết được phương trình dao động x = Acos(t + ) thì việc xác định vận tốc, gia tốc của vật như với

một vật dao động điều hòa bình thường

c Khi biết một dao động thành phần x 1 = A 1 cos(  t +  1 ) và dao động tổng hợp x = Acos(  t +  ) thì dao động thành phần còn lại là x 2 = A 2 cos(  t +  2 ).

d Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hòa

cùng phương, cùng tần số có phương trình x1 = A 1 cos(t +  1 );

x 2 = A 2 cos(t +  2); … thì dao động tổng hợp cũng là dao động

điều hoà cùng phương cùng tần số x = Acos(t + ).

 

với   min;Max

e Trường hợp tổng hợp nhiều dao động điều cùng phương, cùng tần số: x 1 ; x 2 ; …; x n thì

x = x 1 + x 2 + … + x n = Acos(  t +  )

- Tìm biên độ A: Chiếu xuống trục Ox : A x A1cos1A2cos2  A ncosn

II CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Dạng 1: Bài toán lập phương trình dao động dao động điều hoà:

* Viết phương trình dao động tổng quát: x = Acos(t +)

* Xác định A,,

max

22

+ Tínhdựa vào điều kiện đầu: lúc t = t0(thường t0= 0) 0

Lưu ý: + Vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, ngược lại v < 0.

+ Trước khi tínhcần xác định rõthuộc góc phần tư thứ mấy của đường tròn lượng giác

(thường lấy - π ≤≤ π)

+ Khi 1 đại lượng biến thiên theo thời gian ở thời điểm t0tăng thì đạo hàm bậc nhất của nó theo t

sẽ dương và ngược lại

MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI BÀI TOÁN LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG

(Các kết quả dưới đây chỉ mang tính chất tham khảo, học sinh không nên nhớ kiểu máy móc)

Nếu biểu diễn x dưới dạng cosin thì: Khi v > 0  -<< 0

 lúc vật qua biên dươngx0 A: Pha ban đầu 0

 lúc vật qua biên âmx0  A: Pha ban đầu 

2 2

s

s

x co

A x co

Vật có vmax khi qua VTCB, vmin khi qua vị trí biên nên trong cùng

một quãng đường, khoảng thời gian sẽ dài khi vật ở gần vị trí biên, khoảng

thời gian sẽ ngắn khi di xung quanh gần VTCB

Vẽ quãng đường bài toán cho ở các vị trí có vmax, vmin Từ quãng đường suy ra các vị trí đầu x1và vị trí cuối

x2 Sau đó sử dung cách giải như dạng toán 2

Dạng 4: Bài toán tìm quãng đường vật đi được từ thời điểm t 1 đến t 2

+ Tính S2bằng cách định vị trí x1, x2và chiều chuyển động của vật trên trục Ox  S2  x2x1

+ Trong một số trường hợp có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và

chuyển động tròn đều sẽ đơn giản hơn

+ Tốc độ trung bình của vật đi từ thời điểm t1đến t2:

2 1

tb

S v

O





GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

27

Dạng 5: Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 <  t < T/2.

Vật có vận tốc lớn nhất khi qua VTCB, nhỏ nhất khi qua vị trí biên nên trong cùng một khoảng thời gian quãng

đường đi được càng lớn khi vật ở càng gần VTCB và càng nhỏ khi càng gần vị trí biên

Sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển đường tròn đều Góc quét=t

Quãng đường lớn nhất khi vật đi từ M1đến M2đối xứng qua trục sin (hình 1) ax 2A sin

Trong thời giant’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên

+ Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời giant:

ax ax

M tbM

S v

t



S v

t



 với SMax; SMintính như trên

Dạng 6: Bài toán tính thời điểm vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W t , W đ , F) lần thứ n

* Giải phương trình lượng giác lấy các nghiệm của t (Với t > 0phạm vi giá trị của k)

* Liệt kê n nghiệm đầu tiên (n thường lấy giá trị nhỏ)

* Thời điểm thứ n chính là giá trị lớn thứ n

Lưu ý: + Đề ra thường cho giá trị n nhỏ, còn nếu n lớn thì tìm quy luật để suy ra nghiệm thứ n

+ Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều

Dạng 7: Bài toán tìm số lần vật đi qua vị trí đã biết x (hoặc v, a, W t , W đ , F) từ thời điểm t 1 đến t 2

* Giải phương trình lượng giác được các nghiệm

* Từ t1< t ≤ t2Phạm vi giá trị của (Với kZ)

* Tổng số giá trị của k chính là số lần vật đi qua vị trí đó

Lưu ý: + Có thể giải bài toán bằng cách sử dụng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều.

+ Trong mỗi chu kỳ (mỗi dao động) vật qua mỗi vị trí biên 1 lần còn các vị trí khác 2 lần

Dạng 8: Bài toán biết tại thời điểm t vật qua li độ x = x t theo một chiều nào đó Tìm li độ dao động tại thời điểm sau hoặc trước thời điểm t một khoảng thời gian t.

* Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(t +) cho x = xt, căn cứ vào chiều chuyển động để

chọn nghiệm (t +) duy nhất Từ đó tính được li độ sau hoặc trước thời điểm t đót giây là:

xtt = Acos (t  t)  Acos    t  t

Nếu thời điểm sau thì lấy dấu (+), trước thì lấy dấu (-) Lấy nghiệmt +=với 0   ứng với

x đang giảm (vật chuyển động theo chiều âm vì v < 0) hoặct += -ứng với x đang tăng (vật chuyển động

theo chiều dương)

* Ngoài ra, ta dùng vòng tròn Đánh dấu vị trí xttrên trục qua tâm Ox Kẻ đường thẳng qua xtvuông gócvới Ox cắt đường tròn tại hai điểm Căn cứ vào chiều chuyển động để chọn vị trí của M duy nhất trên vòng tròn

Vẽ bán kính OM Trong khoảng thời giant, góc ở tâm mà OM quét được là    t Vẽ OM’ lệch với OMmột góc, từ M’ kẻ vuông góc với Ox cắt ở đâu thì đó là li độ cần xác định

Dạng 9: Dao động có phương trình đặc biệt:

* x = aAcos(t +) với a = const

Biên độ là A, tần số góc là, pha ban đầu, x là toạ độ, x0= Acos(t +) là li độ

Toạ độ vị trí cân bằng x = a, toạ độ vị trí biên x = aA

* x = aAcos2(t +) (ta hạ bậc) Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2

A -A

M M

1 2

O P

2

1 M

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

28

B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Một vật dao động điều hòa, câu khẳng định nào sau đây là đúng?

A Khi vật qua vị trí cân bằng nó có vận tốc cực đại, gia tốc bằng 0

B Khi vật qua vị trí cân bằng nó có vận tốc và gia tốc đều cực đại

C Khi vật qua vị trí biên vận tốc cực đại, gia tốc bằng 0

D Khi vật qua vị trí biên động năng bằng thế năng

Câu 2: Điều nào sau đây là đúng khi nói về động năng và thế năng của một vật dao động điều hòa:

A Động năng của vật tăng và thế năng giảm khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên

B Động năng bằng không và thế năng cực đại khi vật ở VTCB

C Động năng giảm, thế năng tăng khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên

D Động năng giảm, thế năng tăng khi vật đi từ vị trí biên đến VTCB

Câu 3: Một vật dao động điều hoà khi đi qua vị trí cân bằng:

A Vận tốc có độ lớn cực đại, gia tốc có độ lớn bằng 0

B Vận tốc có độ lớn bằng 0, gia tốc có độ lớn cực đại

C Vận tốc và gia tốc có độ lớn bằng 0

D Vận tốc và gia tốc có độ lớn cực đại

Câu 4: Trong dao động điều hòa, vận tốc biến đổi

Câu 5: Lực kéo về tác dụng lên một chất điểm dao động điều hòa có độ lớn

A và hướng không đổi

B tỉ lệ với độ lớn của li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng

C tỉ lệ với bình phương biên độ

D không đổi nhưng hướng thay đổi

Câu 6: Đối với một chất điểm dao động cơ điều hòa với chu kì T thì:

A Động năng và thế năng đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian nhưng không điều hòa

B Động năng và thế năng đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T

C Động năng và thế năng đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T/2

D Động năng và thế năng đều biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì 2T

Câu 7: Một vật dao động điều hòa theo thời gian có phương trình xAcos( t ) thì động năng và thế năngcũng dao động điều hòa với tần số:

2



Câu 8: Trong dao động điều hoà của chất điểm, chất điểm đổi chiều chuyển động khi

C Lực tác dụng có độ lớn cực đại D Lực tác dụng có độ lớn cực tiểu

Câu 9: Một vật dao động điều hòa với chu kì T Chọn gốc thời gian là lúc vật qua vị trí cân bằng, vận tốc của vật

bằng 0 lần đầu tiên ở thời điểm

x theo chiều dương

B Lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ 2

2

A

D Lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ

2

A

x theo chiều âm

Câu 12: Một vật dao động điều hòa với phương trình xAcos(  t ) Gọi T là chu kì dao động của vật Vật cótốc độ cực đại khi

Câu 13: Cho một vật dao động điều hòa, tại thời điểm W = n Wđ t thì li độ x của dao động được tính theo biểu thức:

A

2

nA x

n

 

A x

n

 

nA x

n

 

A x

Câu 15: Một vật dao động điều hoà với biên độ A, tần số góc  Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, tại thời điểm

t, vật có li độ x, vận tốc v Hệ thức liên hệ giữa các đại lượng trên là:

A v2= 2 (A2+ x2) B v2= 2

2 2xA





2 2xA

, thời gian đo bằng giây Gọi x và v

là li độ và vận tốc của vật tại một thời điểm t bất kì, lấy210 Chọn hệ thức đúng.

A x2v2100 B

2 2

160100

x

v   C x2v2160 D

2 2

160100

Câu 20: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox, tốc độ của vật khi qua VTCB là 62,8 cm/s và gia tốc cực

đại là 2 m/s2 Biên độ và chu kỳ dao động của vật là:

Câu 22: Một chất điểm có khối lượng m = 500g dao động điều hòa với chu kì T = 2s Năng lượng dao động của

nó là E = 0,004J Biên độ dao động của chất điểm là:

Câu 23: Một vật dao động điều hòa có phương trình 4 cos(10 )

6

x  t cm

Vào thời điểm t = 0 vật đang ở đâu

và di chuyển theo chiều nào, vận tốc là bao nhiêu?

A x = 2cm, v 20 3cm s/ , vật di chuyển theo chiều âm

B x = 2cm, v20 3cm s/ , vật di chuyển theo chiều dương

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

30

C x 2 3cm, v20 cm s/ , vật di chuyển theo chiều dương

D x2 3cm, v 20 cm s/ , vật di chuyển theo chiều âm

Câu 24: Một vật dao động theo phương trình 2, 5 cos( )

Xác định thời điểm để vật chuyển

động theo chiều âm của trục tọa độ với vận tốc là max

Câu 29: Một vật dao động điều hoà với biên độ A = 4cm và chu kỳ T = 2s, chọn gốc thời gian là lúc vật đi qua

VTCB theo chiều dương Phương trình dao động của vật là

Câu 30: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 4cm, tần số f = 5Hz Khi t = 0 vận tốc của vật đạt giá trị cực

đại và chuyển động theo chiều dương của trục tọa độ Phương trình dao động của vật là:

Câu 32: Cho đồ thị như hình vẽ.

Đồ thị trên đây ứng với phương trình dao động nào?

Câu 34: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox, quanh vị trí cân bằng O với biên độ A và chu kỳ T Trong

khoảng thời gian T/4, quãng đường lớn nhất mà vật có thể đi được là:

Câu 35: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(4t +/3) Tính quãng đường lớn nhất mà vật đi

được trong khoảng thời giant = 1/6 (s):

Câu 36: Vật dao động điều hoà với chu kì T, biên độ A Trong thời gian t = T/4 vật đi được quãng đường dài nhất

Câu 37: Một chất điểm dao động điều hòa dọc trục Ox quanh VTCB O với biên độ A và chu kì T Trong khoảng

thời gian T/3 quãng đường lớn nhất mà chất điểm có thể đi được là

Câu 38 : Một vật dao động điều hòa theo phương trình 10 cos( )

2

x  t cm

Quãng đường mà vật đi được trong

khoảng thời gian từ t1= 1,5s đến t2= 13

Câu 41: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ x1= - A/2

đến x2= A/2, vận tốc trung bình của vật bằng:

Câu 42: Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ 8cm, trong thời gian 1 phút chất điểm thực hiện được 40

dao động Chất điểm có vận tốc cực đại là

A vmax= 1,91cm/s B vmax= 33,5cm/s C vmax= 320cm/s D vmax= 5cm/s

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

32

Câu 43: Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T và biên độ A Tốc độ trung bình lớn nhất của vật thực hiện được

trong khoảng thời gian 2

Câu 46: Một vật dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O với hai vị trí biên là B và B’ Biết khoảng thời gian

ngắn nhất để vật đi từ O đến B hoặc B’ là 6s, và BB’ = 24 cm Thời gian để vật đi từ B đến trung điểm I của OB:

Vào thời điểm nào sau đây vật sẽ qua

vị trí x2 3cm theo chiều dương của trục tọa độ:

Câu 49: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 4cm và chu kỳ dao động T = 0,1s Vật đi qua VTCB theo

chiều dương Thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí có li độ x = 2cm đến li độ x = 4cm là :

Câu 50: Một vật dao động điều hòa với tần số bằng 5Hz Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x1=

-0,5A (A là biên độ dao động) đến vị trí có li độ x2= + 0,5A là:

Tại thời điểm

t vật có li độ x = 4cm thì tại thời điểm t’ = t + 0,1s vật có li độ là:

A 4cm B 3cm C – 4cm D – 3cm

Câu 52: Một vật nhỏ thực hiện dao động điều hòa theo phương trình 5cos(4 )

3

x  t cm

Trong khoảng thời

gian 1,2 s đầu tiên vật qua vị trí 2,5 2 cm bao nhiêu lần ?

Câu 56: Một vật dao động đều hòa dọc theo trục Ox Mốc thế năng ở vị trí cân bằng Ở thời điểm độ lớn vận tốc

của vật bằng 50% vận tốc cực đại thì tỉ số giữa động năng và cơ năng của vật là

Câu 57: Một có khối lượng m = 10g vật dao động điều hoà với biên độ 0,5m và tần số góc 10rad/s Lực hồi phục

cực đại tác dụng lên vật là:

A 25N B 2,5N C 5N D 0,5N

Câu 58: Xét hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số: x1= A1cos(t1); x2 =A2cos(t2), kết

luận nào sau đây là đúng nhất:

A Hai dao động cùng pha khi: 21k2

B Hai dao động ngược pha khi : 21 (k21)

C Hai dao động vuông pha khi :  21(k21)/2

D Cả a, b ,c đều đúng

Câu 59: Một vật thực hiện hai dao động thành phần cùng phương, cùng tần số có phương trình dao động lần lượt

là x1A1cos t; x2A2cos  t Biên độ dao động tổng hợp là:

2

A A

A

 B A A 1 A2 C A A A 1 2 D A A 1 A2

Câu 60: Một vật thực hiện hai dao động thành phần cùng phương, cùng tần số có phương trình dao động lần lượt

là x1A1cos(  t 1); x2A2cos(  t 2).Biên độ dao động tổng hợp là:

Câu 61: Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, có độ lệch pha , biên độ của hai dao động lần lượt

là A1và A2 Biên độ A của dao động tổng hợp có giá trị

C luôn luôn bằng 1(A1 A )2

Câu 62: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động có phương trình là x14 2sin2 t cm( ); x24 2cos2 t cm( )

Kết luận nào sau đây là sai?

A Biên độ dao động tổng hợp A8 2cm B Tần số góc của dao động tổng hợp  2 rad s/

C Pha ban đầu của dao động tổng hợp

Câu 66: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số: x1= 12sin10t(cm),

x2= 5cos10t(cm) Dao động tổng hợp có biên độ là

Câu 67: Một con lắc lò xo thực hiện hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số 20 rad/s và cùng pha dao

động Biên độ của hai dao động thành phần là A1và A2= 3 cm Vận tốc cực đại là vmax= 140 cm/s Biên độ A1

của dao động thứ nhất là:

A A1= 4 cm B A1= 7 cm C A1= 6 cm D A1= 5 cm

Câu 70: Cho hai dao động cùng phương: x14 3 os10 t (cm)c  và x24sin10 t (cm) Tốc độ của vật dao

động tổng hợp tại thời điểm t = 2s là:

Câu 73: Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương Hai dao động này có

phương trình lần lượt là x1= 3cos10t (cm) và 2 4sin(10 )( )

Câu 76: Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương Hai dao động này có

phương trình lần lượt là x1= 3cos10t (cm) và 2 4sin(10 )( )

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

35

Câu 79: Một vật có khối lượng m = 100g thực hiện một dao động tổng hợp của hai dao động thành phần cùng

phương, cùng tần số có các phương trình dao động là: 1 5 cos(10 )( ); 2 10 cos(10 )( )

3

x  t cm x  t cm

Giá trịcực đại của lực hồi phục tác dụng lên vật là:

A 0,25 J B 0,5 J C 1 J D 4 J

Câu 81: Cho hai dao động cùng phương, cùng tần số góc 5rad/s với các biện độ

1

3 2

Câu 87: Hai dao động cơ điều hòa có cùng phương và cùng tần số f = 50Hz, có biên độ lần lượt là 2a và a, pha

ban đầu lần lượt là

6cos(

5

x   

Dao động thứ hai cóphương trình li độ là

6cos(

31

82

22

22

* Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản, bỏ qua khối lượng của lò xo (coi lò xo rất nhẹ), xét

trong giới hạn đàn hồi của lò xo Thường thì vật nặng được coi là chất điểm

2 Tính toán liên quan đến vị trí cân bằng của con lắc lò xo:

Gọi : l là độ biến dạng của lò xo khi treo vật ở vị trí cân bằng.

l0là chiều dài tự nhiên của lò xo

lCBlà chiều dài của lò xo khi treo vật ở vị trí cân bằng

Chú ý : Gọi T1và T2lần lượt là chu kì của con lắc khi lần lượt treo vật m1và m2vào lò xo có độ cứng k

Chu kì của con lắc lò xo khi treo cả m1và m2:



k

m



GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

38

4 Chiều dài của con lắc lò xo khi dao động

- Chiều dài của lò xo ở vị trí cân bằng : lCB= l0+l

- Chiều dài cực đại của lò xo khi dao động : lmaxl CBA

- Chiều dài cực tiểu của lò xo khi dao động : lmin l CBA

max min; max min

- Khi A >l (Với Ox hướng xuống):

+ Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi

+ Trong một chu kì có 4 lần động năng bằng thế năng

+ Cơ năng có thể tính theo tốc độ trung bình trong một chu kì : 



2 2

xA

-Anén

l

giãnO

xA-A

Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo nén và

giãn trong 1 chu kỳ (Ox hướng

xuống)

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

39

7 Lực đàn hồi (là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng), cũng là lực mà lò xo tác dụng lên giá đỡ, điểm treo, lên vật.

Có độ lớn F đh = kx *(x*là độ biến dạng của lò xo)

- Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)

- Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng

+ Độ lớn lực đàn hồi có biểu thức:

* Fđh= kl + xvới chiều dương hướng xuống

* Fđh= kl - x với chiều dương hướng lên

+ Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): FMax= k(l + A) = Fkéo max (lúc vật ở vị trí thấp nhất)

+ Lực đàn hồi cực tiểu:

* Nếu A <lFMin= k(l - A) = Fkéo min

* Nếu A ≥lFMin= 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)

+ Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: Fđẩy max= k(A -l) (lúc vật ở vị trí cao nhất)

8 Thời gian lò xo nén hay giãn tron một chu kì khi vật treo ở dưới và A >l 0

Chuyển về bài toán tìm thời gian vật đi từ li độ x1đến x2

+ Khoảng thời gian lò xo nén: t 2 .T

 

A

 

+ Khoảng thời gian lò xo giãn: T t

9 Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k 1 , k 2 , … và chiều dài tương ứng là

b Gắn lò xo k vào vật khối lượng m1được chu kỳ T1, vào vật khối lượng m2được T2, vào vật khối lượng

m1+ m2được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1– m2(m1> m2) được chu kỳ T4

Thì ta có: T32 T12T22 T3 T12T22 và T42T12T22 T4 T12T22

MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI BÀI TOÁN LẬP PHƯƠNG TRÌNH

DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO

 Chọn gốc thời gian t00là lúc vật qua vị trí cân bằng x0 0 theo chiều dương v00: Pha ban đầu

 Chọn gốc thời gian t00là lúc vật qua biên dươngx0 A: Pha ban đầu0

 Chọn gốc thời gian t00là lúc vật qua biên âmx0 A: Pha ban đầu 

 Chọn gốc thời gian t00là lúc vật qua vị trí 0

II CÁC DẠNG TOÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

Dạng 1: Viết phương trình dao động (giống như dao động điều hoà)

Dạng 2: Tính biên độ, tần số, chu kỳ và năng lượng

+ Kích thích bằng va chạm: dùng định luật bảo toàn động lượng, bảo toàn động năng (va chạm đàn hồi), xác

định vận tốc con lắc sau va chạm Áp dụng kA2 W đsau

+ Dùng F = kl, với l là độ biến dạng của lò xo

+ Căn cứ vào toạ độ của vật để xác định đúng độ biến dạng l Ta có Fmax khi lmax, Fmin khi lmin

Dạng 4: Cắt , ghép lò xo

+ Cắt: k1l1 k2l2  k n l n

+ Ghép nối tiếp:

2 1

111

k k

+ Ghép song song: k = k1 k2

GV : Nguyễn Xuân Trị - 0937 944 688

41

B CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Trong giao động điều hòa của một vật quanh vị trí cân bằng phát biểu nào sau đây đúng đối với lực đàn

hồi tác dụng lên vật?

A Có giá trị không đổi

B Bằng số đo khoảng cách từ vật tới vị trí cân bằng

C Tỷ lệ với khoảng cách từ vật đến vị trí cân bằng và hướng ra xa vị trí ấy

D Tỷ lệ với khoảng cách từ vật đến vị trí cân bằng và hướng về phía vị trí ấy

Câu 2: Phát biểu nào sau đây là không đúng với con lắc lò xo ngang?

A Chuyển động của vật là chuyển động thẳng

B Chuyển động của vật là chuyển động biến đổi đều

C Chuyển động của vật là chuyển động biến tuần hoàn

D Chuyển động của vật là một dao động điều hòa

Câu 3: Con lắc lò xo ngang dao động điều hòa, vận tốc của vật bằng không khi vật chuyển động qua:

C vị trí mà lò xo không bị biến dạng D vị trí mà lực đàn hồi của lò xo bằng không

Câu 4: Con lắc lò xo dao động điều hòa, khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật:

A tăng lên 4 lần B giảm đi 4 lần C tăng lên 2 lần D giảm đi 2 lần

Câu 5: Con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số f Thế năng của con lắc biến đổi tuần hoàn với tần số

Câu 7: Một con lắc lò xo gồm quả nặng m, lò xo có độ cứng k, nếu treo con lắc theo phương thẳng đứng thì ở

VTCB lò xo dãn một đoạn l Con lắc lò xo dao động điều hòa chu kì của con lắc được tính bởi công thức nào

k





Câu 8: Một con lắc lò xo gồm quả nặng m, lò xo có độ cứng k, nếu treo con lắc theo phương thẳng đứng thì ở

VTCB lò xo dãn một đoạn l Con lắc lò xo dao động điều hòa của con lắc được tính bởi công thức nào sau đây:

2

l f

g







Câu 9: Bốn vật m1, m2, m3và m4với m3= m1+ m2và m4= m1– m2 Gắn lần lượt các vật m3và m4vào lò xo có

độ cứng k thì chu kì dao động của hai con lắc là T3và T4 Khi gắn lần lượt các vật m1và m2vào lò xo này thì chu

kì T1và T2của hai con lắc là:

Câu 10: Cho hai con lắc lò xo: con lắc 1 gồm vật nặng có khối lượng m và lò xo có độ cứng k, con lắc 2 gồm vật

nặng có khối lượng 2m và lò xo có độ cứng k Hai con lắc dao động có cùng cơ năng W thì tỉ số biên độ 1

A

22

A

21

A

2

12

A

A 

Câu 11: Cho hai con lắc lò xo: con lắc 1 gồm vật nặng có khối lượng m và lò xo có độ cứng k, con lắc 2 gồm vật

nặng có khối lượng 2m và lò xo có độ cứng k Hai con lắc dao động có cùng cơ năng W thì tỉ số vận tốc cực đại

2max1

v

Câu 12: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với tần góc Biểu thức nào sau đây biểu diễn mối liên hệ giữa li

độ và vận tốc của vật dao động khi động năng bằng thế năng?





Câu 14: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang với phương trình x = Acos(t +) Cứ sau những khoảngthời gian bằng nhau và bằng/40 s thì động năng của vật bằng thế năng của lò xo Con lắc dao động điều hoà vớitần số góc bằng:

Câu 15: Một con lắc lò xo dao động với biên độ A, thời gian ngắn nhất để con lắc di chuyển từ vị trí có li độ x1=

- A đến vị trí có li độ x2= A/2 là 1s Chu kì dao động của con lắc là:

Câu 17: Một vật có khối lượng m treo vào lò xo có độ cứng k Kích thích cho vật dao động điều hòa với biên độ

3cm thì chu kì dao động của nó là T = 0,3s Nếu kích thích cho vật dao động điều hòa với biên độ 6cm thì chu kì

dao động của con lắc lò xo là:

Câu 21: Treo một vật nặng vào một lò xo, lò xo dãn 10cm, lấy g = 10m/s2 Kích thích cho vật dao động với biên

độ nhỏ thì chu kỳ dao động của vật là:

Câu 24: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ 5cm Biết trong một chu kỳ, khoảng thời

gian để vật nhỏ của con lắc có độ lớn gia tốc không vượt quá 100 cm/s2là T/3 Lấy2

= 10 Tần số dao động củavật là