BỘ MÔN VẬT LÝ KHỐI LỚP 12 TUẦN 1, 2/HK1 (từ 06 đến 18 tháng 9) TRƯỜNG THPT PHÚ NHUẬN PHIẾU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC I Nhiệm vụ tự học, nguồn tài liệu cần tham khảo Nội dung 1 gồm DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Đọ[.]
BỘ MÔN: VẬT LÝ KHỐI LỚP: 12… TUẦN: 1, 2/HK1 (từ 06 đến 18 tháng 9) TRƯỜNG THPT PHÚ NHUẬN PHIẾU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC I- Nhiệm vụ tự học, nguồn tài liệu cần tham khảo: Nội dung 1: gồm DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Đọc SGK mục II.3; III Và IV trang 5, 6,7 Nội dung 2: gồm CON LẮC LÒ XO Đọc SGK mục II.3 III trang 11 Nội dung 3: gồm CON LẮC ĐƠN Đọc SGK mục II.2 trang 15 Tham khảo thêm clip giảng…: đường link: https://youtu.be/G4P0QbHSGnM I II- Kiến thức cần ghi nhớ: 1- Dao động điều hòa a) Định nghĩa Dao động điều hòa chuyển động vật mà li độ biến đổi theo định luật dạng cosin (hay sin) theo thời gian Phương trình dao động: x = A cos(ωt + ϕ); A, ω ϕ số (A, ω > 0) x: li độ dao động (-A ≤ x ≤ A) A = max: biên độ dao động x ω: tần số góc (rad/s) (ωt + ϕ) : pha dao động thời điểm t (rad) ϕ: pha dao động ban đầu (rad) Chu kì T thời gian vật thực dao động toàn phần: T = Tần số f số dao động toàn phần thực giây: f = T 2π ω = ω 2π b) Vận tốc v= = -ωA sin(ωt + ϕ) = ωA cos(ωt + ϕ + π/2) x′ Vận tốc v biến thiên tần số sớm pha li độ x góc π/2 Ở vị trí biên x = ± A có v = v Ở vị trí cân x = có vận tốc v = ± ωA ( max = ωA) c) Gia tốc a= = = - ω2A cos( ) = - x ωt + φ v′ x′′ ω2 a a) b) max = ω2A (khi vật vị trí biên) Gia tốc a ln trái dấu ngược pha với li độ x, a nhanh pha v góc π/2 d) Hệ thức liên hệ v, x, ω A : x2 v2 a2 v2 v2 2 + = + =1 x + =A 2 A2 vmax a v max max ω hay ; 2- Con lắc lò xo Con lắc lò xo gồm bi nhỏ khối lượng m gắn vào lị xo khối lượng khơng đáng kể có độ cứng k Chu kì – tần số ; T= ; f= k 2π m 1 k ω= = 2π = m ω k T 2π m Cơ - Động : Wđ = mv = mω2A2 sin2(ωt + ϕ) mω2A2 cos2(ωt + ϕ) - Thế : Wt = - Cơ : W = Wđ + Wt = Wđmax = kx = = Wtmax = = mv2max 2 kA = mω2A 2 Động biến thiên với chu kì T = số (tần số 2f) c) Lực đàn hồi – lực hồi phục (lực kéo về) - Giá trị lực đàn hồi lị xo: Fđh = k.∆l ; gọi ∆l = độ biến dạng lò xo l − l0 - Lực kéo : F = - kx max = kA (khi vật vị trí biên) F F = (khi vật vị trí cân bằng) Lực kéo ln hướng vị trí cân bằng, tỉ lệ trái dấu với li độ Lực kéo về, li độ, vận tốc gia tốc dao động điều hòa tần số a) Chú ý: tính lực, tính lượng đại lượng phải dùng đơn vị hệ SI như: x, ∆l A phải tính mét; khối lượng tính kg ; … 3- Con lắc đơn Phương trình dao động - Phương trình li độ cong: s = s0cos( ) = Acos( ) ωt + φ ωt + φ - Phương trình li độ góc : α = α0 cos( ωt + φ ) (rad); với α0 biên độ góc (rad), α = , α0 = s s0 l l b) Tần số góc, chu kì, tần số lắc đơn l g ; T= 2π ; f= g ω= l 2π g l III- Bài tập điển hình minh họa: Bài 1: Cho phương trình dao động điều hịa x = 5cos(2πt - π ) (cm) a) Hãy cho biết biên độ, pha ban đầu, tần số góc pha thời điểm t dao động b) Xác định vận tốc vật vị trí x = cm Giải a) So sánh phương trình với phương trình x = A cos(ωt + ϕ) ; Ta có A = 5cm ; ϕ = - ; ω = 2π rad/s pha thời điểm t (2πt - ) π π 6 x2 + b) Theo hệ thức v2 = A2 ω ; ta có v = ±ω = ±2π A −x 2 = ±8π (cm/s) −3 2 Bài 2: Một vật nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox với biên độ 6cm, tần số Hz a)Viết phương trình dao động vật? Chọn t = lúc vật qua vị trí cân chuyển động theo chiều dương b) Tính giá trị vận tốc cực đại vật? c) Xác định li độ vận tốc vật thời điểm t = s Giải a) Phương trình dao động: x = Acos (ωt + φ ) Tần số góc Tìm ϕ : ω = 2πf = 2π.2 = 4π (rad/s) t=0 x=0 t=0 Acos ⇒ ⇒ cosϕ = -ωA sin(ωt + ϕ) > x π cos ϕ = = ϕ =− A (Cách khác tìm ϕ: , với v > ⇒ ) Suy phương trình x = 6cos(4πt - ) cm π sinϕ < (ωt + φ ) =0 v>0 ⇒ ϕ = - π/2 b) Ta có vmax = ωA = 4π.6 = 24π(cm/s) c) Khi t = 2s + Li độ: x = 6cos(4π2 - ) cm = 6cos(- ) cm = π π 2 + Vận tốc: v = -ωA sin(ωt + ϕ) = -4π6sin(4π2 - ) = -4π6sin(- ) = 24π (cm/s) π π 2 Bài 3: Một vật nặng lắc lị xo dao động điều hồ với phương trình x = 4cos(2 t- ) cm π π bằng16.10-3J Lấy π 2=10 a) Tìm chu kì, độ cứng k khối lượng vật nặng b) Xác định li độ vận tốc vật thời điểm ban đầu c) Tính li độ thời điểm t = 2,5s Giải a) Chu kì T = = = 1s 2π 2π ω 2π Áp dụng W = kA Mặt khác ω2 = k m ⇒k = ⇒m = 2W A2 k ω2 = 2.16.10−3 (4.10−2 )2 = 20 N/m = 0,5 kg b)Thế t = vào ta có x = 4cos(2πt- ) cm = 4cos(2π.0 - ) = cm π π 6 v = -ωA sin(ωt + ϕ) = - 8πsin(2πt- ) = - 8πsin(2π.0 - ) = 4π cm/s π π 6 c) Khi t = 2,5s li độ x = 4cos(2πt - ) (cm) = 4cos(2π.2,5 - ) = 4cos(π - ) = -2 cm π π π 6 Bài 4: Một lị xo nhẹ có độ cứng 20 N/m treo thẳng đứng đầu giữ cố định, đầu cịn lại treo vật có khối lượng 200 g Từ vị trí cân kéo vật xuống cm truyền cho vận tốc 20 cm/s theo phương thẳng đứng, hướng xuống Chọn gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, lấy g =10 m/s2 a) Tìm tần số góc, chu kì tần số dao động b) Viết phương trình dao động với gốc thời gian lúc truyền vận tốc cho vật Giải a) Ta có: =10 rad/s; T = = = 0,628s; f = = 1,59 Hz π 2π k ω= ω 10 T m b) Phương trình dao động x = Acos (ωt + φ ) t=0 x = 2cm ⇒ v = +20 cm/s ⇒tanϕ = - suy t=0 x = Acos ⇒ (ωt + φ ) -ωA sin(ωt + ϕ) = 20 cm/s Acosϕ = 2cm -10A sinϕ =20 - rad A = 4cm φ= π Vậy x = cos(10t- ) cm π cos ϕ = x = 0,5 A ϕ =− Cách khác: , với v > ⇒ IV -Bài tập có hướng dẫn: π Câu Trong dao động điều hòa, vận tốc tức thời biến đổi A pha với li độ B ngược pha với li độ π π C sớm pha so với li độ D lệch pha so với li độ Câu Vật dao động điều hịa có vận tốc vật : A.vị trí có li độ cực đại B.vị trí cân cm/s C.vị trí mà lo xo khơng biến dạng D.vị trí mà lực tác dụng vào vật Câu Vật dao động điều hòa, câu sau đúng? A Khi vật qua vị trí cân có tốc độ cực đại, gia tốc B Khi vật qua vị trí cân vận tốc 0, gia tốc C Khi vật qua vị trí cân vận tốc 0, gia tốc cực đại D Khi vật vị trí biên vận tốc 0, gia tốc Câu Gia tốc vật dao động điều hòa A hợp lực tác dụng vào vật B vật hai vị trí biên C vật vị trí có vận tốc D khơng có vị trí có gia tốc Câu Một vật dao động điều hịa có phương trình x = Acos(ωt + π/2) Gốc thời gian t = chọn lúc A vật qua vị trí cân theo chiều dương B vật qua vị trí cân theo chiều âm C vật vị trí biên dương D vật vị trí biên âm Câu Nếu chọn gốc toạ độ trùng với vị trí cân thời điểm t, biểu thức quan hệ biên độ A, li độ x, vận tốc v tần số góc ω chất điểm dao động điều hoà A A2 = v2 + B A2 = x2 + C A2 = v2 + ω2x2 D A2 = x2 + ω2v2 2 v x ω ω2 Câu Một chất điểm chuyển động tròn đường trịn tâm O, bán kính 5cm với tốc độ dài 0,2 m/s Hình chiếu chất điểm M lên đường kính đường trịn là: A Dao động điều hòa A = cm ω = rad/s C Dao động điều hòa A = 20 cm ω = rad/s B Dao động điều hòa với A = 10 cm ω = rad/s D Chuyển động nhanh dần có gia tốc a > Câu Một vật dao động điều hòa với biên độ cm, tần số Hz Chọn t = vật qua vị trí cân theo chiều dương Phương trình dao động điều hịa vật là: A x = 4cos(10π t + π) (cm) B x = 4cos 5πt (cm) C x = 4cos(10π t + ) (cm) D x = 4cos(10π t - ) (cm) π π 2 Câu Một vật dao động điều hòa với biên độ A = cm, chu kỳ T = s Khi t = vật qua VTCB theo chiều dương Phương trình dao động vật A x = 8cos(πt – ) (cm) B x = 8cos(πt + ) (cm) π π 2 C x = 8cos(πt + π) (cm) D x = 8cos(πt) (cm) Câu 10 Một chất điểm dao động điều hịa với phương trình x = 6cos (10t + 0,4π s A v = 30 cm/s B v = 30 cm/s C v = -30 cm/s π ) (cm) Vận tốc lúc t = D v = -30 cm/s Câu 11 Một vật dao động điều hòa với biên độ A = cm, tần số f = Hz Khi t = vật qua vị trí có li độ cực đại Phương trình dao động điều hòa vật là: A x = cos (4πt) (cm) B x = cos (4πt + π) (cm) C x = cos (4πt + π D x = cos (4πt − ) (cm) π ) (cm) Câu 12 Một vật dao động điều hồ có quỹ đạo đoạn thẳng dài cm, chu kỳ s Phương trình dao động với t = x = - cm : A x = 8sin (2πt + π) (cm) B x = 4sin(2πt - ) (cm) π C x = sin(2πt + π) (cm) D x = 8sin(2πt) (cm) Câu 13 Một vật dao động điều hồ với phương trình x = 8cos(5t) (cm) Độ lớn gia tốc cực đại A.80 m/s2 B.200 m/s2 C m/s2 D m/s2 Hướng dẫn giải-đáp án Chọn D Chọn A Chọn A.4 Chọn A Chọn B Chọn B Chọn A A = r = cm, ω = = = rad/s v 0,2 r 0,05 Chọn D ω = 2πf =10π rad/s; t = lúc x = v > ⇒ϕ = - π Phương trình x = cos(10πt - ) (cm) π Chọn A ω= = = π rad/s; 2π 2π T Khi t = có x = 0, v > ⇒ϕ = - π Phương trình x = cos(πt - ) (cm) π 10 Chọn C v = -ωA sin(ωt + ϕ) = -10.6 sin(10.0,4π + ) = - 30 cm/s π 3 11 Chọn A ω = 2πf = 4π rad/s; t = 0, x =A ⇒coϕ = ⇒ϕ = 12 Chọn B A= s = 4cm, ω = 2π T = 2π (rad/s); Khi t = 0, x = - = - A ⇒ϕ = π π π ⇒ x = cos(2π t + π ) = 4sin(2π t + π + ) = 4sin(2π t − ) cm 2 13 Chọn D amax = ω2A = 528 = 200 cm/s2 = m/s2 V -Bài tập tự luyện: x = 0, 05cos10π t (m) Câu 14 Một vật dao động điều hịa theo phương trình a Biên độ, chu kì, tần số vật b Tốc độ cực đại gia tốc cực đại vật Hãy xác định: t = 0, 075( s ) c Pha dao động li độ vật thời điểm Câu 15 Con lắc lò xo thực 10 dao động 6,28 s Khối lượng lắc 200 g Tính độ cứng lò xo Câu 16 Quả cầu gắn vào lò xo treo thẳng đứng làm lò xo dãn cm Lấy g = π m/s2 Tính chu kì dao động điều hồ cuả lắc lị xo Câu 17 Con lắc lị xo có độ cứng k khơng đổi Nếu hịn bi có khối lượng m1 hay m2 chu kì dao động điều hồ lắc T1 = 0,6 s hay T2 = 0,3 s Nếu hịn bi có khối lượng m = m1 + 3m2 chu kì dao động điều hồ bao nhiêu? Câu 18 Con lắc lò xo dao động ngang theo phương trình x = 4cos10πt (cm) Tính tỉ số độ lớn lực đàn hồi lò xo hai thời điểm t = 0,02s 0,12 s Câu 19 Con lắc đơn dài 0,9 m, khối lượng 100 g, thực 20 dao động nhỏ 38,1 s Tính trọng lực lắc Đáp án tập tự luyện: Câu 14: A = 5(cm) ; T = 0, 2( s) ; f = 5( Hz ) a vMax = 50π (cm / s) ; aMax = 5π (m / s ) b 3π ( ωt + ϕ ) = (rad ) ; x = −3,5(cm) c Câu 15: Đáp: 20 N/m Câu 16: Đáp: 0,4 s Câu 17: Đáp: 0,79 s Câu 18: Đáp: Câu 19: Đáp: 0,98N VI- Nội dung chuẩn bị: HS cần ơn tập quy tắc hình bình hành Nếu có thắc mắc HS liên hệ thầy Thường (tổ trưởng tổ vật lý, SĐT: 0913952886) GVBM để hỗ trợ ... Chu kì T = = = 1s 2? ? 2? ? ω 2? ? Áp dụng W = kA Mặt khác ? ?2 = k m ⇒k = ⇒m = 2W A2 k ? ?2 = 2 .16 .10 −3 (4 .10 ? ?2 )2 = 20 N/m = 0,5 kg b)Thế t = vào ta có x = 4cos (2? ?t- ) cm = 4cos (2? ?.0 - ) = cm π π 6 v... dao động điều hoà A A2 = v2 + B A2 = x2 + C A2 = v2 + ω2x2 D A2 = x2 + ω2v2 2 v x ω ? ?2 Câu Một chất điểm chuyển động tròn đường tròn tâm O, bán kính 5cm với tốc độ dài 0 ,2 m/s Hình chiếu chất... T= ; f= k 2? ? m 1 k ω= = 2? ? = m ω k T 2? ? m Cơ - Động : Wđ = mv = mω2A2 sin2(ωt + ϕ) mω2A2 cos2(ωt + ϕ) - Thế : Wt = - Cơ : W = Wđ + Wt = Wđmax = kx = = Wtmax = = mv2max 2 kA = mω2A 2 Động biến