Phương pháp giải bài tập vật lý luyện thi đại học

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 1 CHƯƠNG I: DAO ĐÔNG CƠ PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1. Phương trình dao động: x = Acos(t + ) 2. Vận tốc tức thời: v = -Asin(t + ) v  luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v>0, theo chiều âm thì v<0) 3. Gia tốc tức thời: a = - 2 Acos(t + ) a  luôn hướng về vị trí cân bằng 4. Vật ở VTCB: x = 0; v Max = A; a Min = 0 Vật ở biên: x = ±A; v Min = 0; a Max =  2 A 5. Hệ thức độc lập: 2 2 2 ( ) v A x    a = - 2 x 6. Cơ năng: 2 2 đ 1 W W W 2 t m A     Với 2 2 2 2 2 đ 1 1 W sin ( ) Wsin ( ) 2 2 mv m A t t           2 2 2 2 2 2 1 1 W ( ) W s ( ) 2 2 t m x m A cos t co t            7. 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 8. Động năng và thế năng trung bình trong thời gian nT/2 ( nN * , T là chu kỳ dao động) là: 2 2 W 1 2 4 m A   9. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ x 1 đến x 2 2 1 t           với 1 1 2 2 s s x co A x co A            và ( 1 2 0 ,      ) 10. Chiều dài quỹ đạo: 2A 11. 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 12. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t 1 đến t 2 . Xác định: 1 1 2 2 1 1 2 2 Acos( ) Acos( ) à sin( ) sin( ) x t x t v v A t v A t                           (v 1 và v 2 chỉ cần xác định dấu) Phân tích: t 2 – t 1 = nT + t (n N; 0 ≤ t < T) Quãng đường đi được trong thời gian nT là S 1 = 4nA, trong thời gian t là S 2 . Quãng đường tổng cộng là S = S 1 + S 2 Lưu ý: + Nếu t = T/2 thì S 2 = 2A + Tính S 2 bằng cách định vị trí x 1 , x 2 và chiều chuyển động của vật trên trục Ox + 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 t 1 đến t 2 : 2 1 tb S v t t   với S là quãng đường tính như trên. A -A x1x2 M2 M1 M'1 M'2 O   PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 2 13. 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 M 1 đến M 2 đối xứng qua trục sin (hình 1) ax 2A sin 2 M S    Quãng đường nhỏ nhất khi vật đi từ M 1 đến M 2 đối xứng qua trục cos (hình 2) 2 (1 os ) 2 Min S A c     Lưu ý: + Trong trường hợp t > T/2 Tách ' 2 T t n t     trong đó * ;0 ' 2 T n N t     Trong thời gian 2 T n quãng đường luôn là 2nA 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   và Min tbMin S v t   với S Max ; S Min tính như trên. 13. Các bước lập phương trình dao động dao động điều hoà: * Tính  * Tính A * Tính  dựa vào điều kiện đầu: lúc t = t 0 (thường t 0 = 0) 0 0 Acos( ) sin( ) x t v A t                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) 14. Các bước giải 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 (thường n 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 15. Các bước giải 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 t 1 < t ≤ t 2  Phạm vi giá trị của (Với k  Z) * Tổng số giá trị của k chính là số lần vật đi qua vị trí đó. A -A M M 1 2 O P x x O 2 1 M M -A A P 2 1 P P 2   2   PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 3 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. 16. Các bước giải bài toán tìm li độ, vận tốc dao động sau (trước) thời điểm t một khoảng thời gian t. Biết tại thời điểm t vật có li độ x = x 0 . * Từ phương trình dao động điều hoà: x = Acos(t + ) cho x = x 0 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) * Li độ và vận tốc dao động sau (trước) thời điểm đó t giây là x Acos( ) Asin( ) t v t                  hoặc x Acos( ) Asin( ) t v t                  17. 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, x 0 = Acos(t + ) là li độ. Toạ độ vị trí cân bằng x = a, toạ độ vị trí biên x = a  A Vận tốc v = x’ = x 0 ’, gia tốc a = v’ = x” = x 0 ” Hệ thức độc lập: a = - 2 x 0 2 2 2 0 ( ) v A x    * x = a  Acos 2 (t + ) (ta hạ bậc) Biên độ A/2; tần số góc 2, pha ban đầu 2. II. CON LẮC LÒ XO 1. Tần số góc: k m   ; chu kỳ: 2 2 m T k      ; tần số: 1 1 2 2 k f T m       Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi 2. Cơ năng: 2 2 2 1 1 W 2 2 m A kA    3. * Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: mg l k    2 l T g    * Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB với con lắc lò xo nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α: sin mg l k     2 sin l T g     + Chiều dài lò xo tại VTCB: l CB = l 0 +  l (l 0 là chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): l Min = l 0 +  l – A + Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): l Max = l 0 +  l + A  l CB = (l Min + l Max )/2 + Khi A >l (Với Ox hướng xuống): l giãn O x A - A nén  l giãn O x A - A H ình a (A <  l ) H ình b (A >  l ) x A - A   l Né n 0 Giã n Hình v ẽ thể hiện thời gian lò xo nén và giãn trong 1 chu kỳ (Ox hướng xuống) PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 4 - Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x 1 = -  l đến x 2 = -A. - Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x 1 = -  l đến x 2 = A, Lưu ý: Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lần và giãn 2 lần 4. Lực kéo về hay lực hồi phục F = -kx = -m 2 x Đặc điểm: * Là lực gây dao động cho vật. * Luôn hướng về VTCB * Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ 5. Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng. 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: * F đh = kl + x với chiều dương hướng xuống * F đh = kl - x với chiều dương hướng lên + Lực đàn hồi cực đại (lực kéo): F Max = k(l + A) = F Kmax (lúc vật ở vị trí thấp nhất) + Lực đàn hồi cực tiểu: * Nếu A < l  F Min = k(l - A) = F KMin * Nếu A ≥ l  F Min = 0 (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng) Lực đẩy (lực nén) đàn hồi cực đại: F Nmax = k(A - l) (lúc vật ở vị trí cao nhất) 6. 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 l 1 , l 2 , … thì có: kl = k 1 l 1 = k 2 l 2 = … 7. Ghép lò xo: * Nối tiếp 1 2 1 1 1 k k k     cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: T 2 = T 1 2 + T 2 2 * Song song: k = k 1 + k 2 + …  cùng treo một vật khối lượng như nhau thì: 2 2 2 1 2 1 1 1 T T T    8. Gắn lò xo k vào vật khối lượng m 1 được chu kỳ T 1 , vào vật khối lượng m 2 được T 2 , vào vật khối lượng m 1 +m 2 được chu kỳ T 3 , vào vật khối lượng m 1 – m 2 (m 1 > m 2 ) được chu kỳ T 4 . Thì ta có: 2 2 2 3 1 2 T T T   và 2 2 2 4 1 2 T T T   9. Đo chu kỳ bằng phương pháp trùng phùng Để xác định chu kỳ T của một con lắc lò xo (con lắc đơn) người ta so sánh với chu kỳ T 0 (đã biết) của một con lắc khác (T  T 0 ). Hai con lắc gọi là trùng phùng khi chúng đồng thời đi qua một vị trí xác định theo cùng một chiều. Thời gian giữa hai lần trùng phùng 0 0 TT T T    Nếu T > T 0   = (n+1)T = nT 0 . Nếu T < T 0   = nT = (n+1)T 0 . với n  N* III. CON LẮC ĐƠN 1. Tần số góc: g l   ; chu kỳ: 2 2 l T g      ; tần số: 1 1 2 2 g f T l       Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và  0 << 1 rad hay S 0 << l PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 5 2. Lực hồi phục 2 sin s F mg mg mg m s l            Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng. + Với con lắc lò xo lực hồi phục không phụ thuộc vào khối lượng. 3. Phương trình dao động: s = S 0 cos(t + ) hoặc α = α 0 cos(t + ) với s = αl, S 0 = α 0 l  v = s’ = -S 0 sin(t + ) = -lα 0 sin(t + )  a = v’ = - 2 S 0 cos(t + ) = - 2 lα 0 cos(t + ) = - 2 s = - 2 αl Lưu ý: S 0 đóng vai trò như A còn s đóng vai trò như x 4. Hệ thức độc lập: * a = - 2 s = - 2 αl * 2 2 2 0 ( ) v S s    * 2 2 2 0 v gl     5. Cơ năng: 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 1 1 1 1 W 2 2 2 2         mg m S S mgl m l l 6. Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l 1 có chu kỳ T 1 , con lắc đơn chiều dài l 2 có chu kỳ T 2 , con lắc đơn chiều dài l 1 + l 2 có chu kỳ T 2 ,con lắc đơn chiều dài l 1 - l 2 (l 1 >l 2 ) có chu kỳ T 4 . Thì ta có: 2 2 2 3 1 2 T T T   và 2 2 2 4 1 2 T T T   7. Khi con lắc đơn dao động với  0 bất kỳ. Cơ năng, vận tốc và lực căng của sợi dây con lắc đơn W = mgl(1-cos 0 ); v 2 = 2gl(cosα – cosα 0 ) và T C = mg(3cosα – 2cosα 0 ) Lưu ý: - Các công thức này áp dụng ĐÚNG cho cả khi  0 có giá trị lớn - Khi con lắc đơn dao động điều hoà ( 0 << 1rad) thì: 2 2 2 2 0 0 1 W= ; ( ) 2 mgl v gl      (đã có ở trên) 2 2 0 (1 1,5 ) C T mg      8. Con lắc đơn có chu kỳ ĐÚNG T ở độ cao h 1 , nhiệt độ t 1 . Khi đưa tới độ cao h 2 , nhiệt độ t 2 thì ta có: 2 T h t T R       Với R = 6400km là bán kính Trái Đât, còn  là hệ số nở dài của thanh con lắc. 9. Con lắc đơn có chu kỳ ĐÚNG T ở độ sâu d 1 , nhiệt độ t 1 . Khi đưa tới độ sâu d 2 , nhiệt độ t 2 thì ta có: 2 2 T d t T R       Lưu ý: * Nếu T > 0 thì đồng hồ chạy chậm (đồng hồ đếm giây sử dụng con lắc đơn) * Nếu T < 0 thì đồng hồ chạy nhanh * Nếu T = 0 thì đồng hồ chạy ĐÚNG * Thời gian chạy SAI mỗi ngày (24h = 86400s): 86400( ) T s T    10. Khi con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực phụ không đổi: Lực phụ không đổi thường là: * Lực quán tính: F ma     , độ lớn F = ma ( F a    ) Lưu ý: + Chuyển động nhanh dần đều a v    ( v  có hướng chuyển động) + Chuyển động chậm dần đều a v    PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 6 * Lực điện trường: F qE    , độ lớn F = qE (Nếu q > 0  F E    ; còn nếu q < 0  F E    ) * Lực đẩy Ácsimét: F = DgV ( F  luông thẳng đứng hướng lên) Trong đó: D là khối lượng riêng của chất lỏng hay chất khí. g là gia tốc rơi tự do. V là thể tích của phần vật chìm trong chất lỏng hay chất khí đó. Khi đó: ' P P F      gọi là trọng lực hiệu dụng hay trong lực biểu kiến (có vai trò như trọng lực P  ) ' F g g m      gọi là gia tốc trọng trường hiệu dụng hay gia tốc trọng trường biểu kiến. Chu kỳ dao động của con lắc đơn khi đó: ' 2 ' l T g   Các trường hợp đặc biệt: * F  có phương ngang: + Tại VTCB dây treo lệch với phương thẳng đứng một góc có: tan F P   + 2 2 ' ( ) F g g m   * F  có phương thẳng đứng thì ' F g g m   + Nếu F  hướng xuống thì ' F g g m   + Nếu F  hướng lên thì ' F g g m   IV. CON LẮC VẬT LÝ 1. Tần số góc: mgd I   ; chu kỳ: 2 I T mgd   ; tần số 1 2 mgd f I   Trong đó: m (kg) là khối lượng vật rắn d (m) là khoảng cách từ trọng tâm đến trục quay I (kgm 2 ) là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay 2. Phương trình dao động α = α 0 cos(t + ) Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và  0 << 1rad V. TỔNG HỢP DAO ĐỘNG 1. 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: 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 os( ) A A A A A c       1 1 2 2 1 1 2 2 sin sin tan os os A A Ac A c         với  1 ≤  ≤  2 (nếu  1 ≤  2 ) * Nếu  = 2kπ (x 1 , x 2 cùng pha)  A Max = A 1 + A 2 ` * Nếu  = (2k+1)π (x 1 , x 2 ngược pha)  A Min = A 1 - A 2   A 1 - A 2  ≤ A ≤ A 1 + A 2 2. 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 ). Trong đó: 2 2 2 2 1 1 1 2 os( ) A A A AA c       1 1 2 1 1 sin sin tan os os A A Ac Ac         với  1 ≤  ≤  2 ( nếu  1 ≤  2 ) PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 7 3. Nếu một vật tham gia đồng thời nhiều dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x 1 = 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 + ). Chiếu lên trục Ox và trục Oy  Ox . Ta được: 1 1 2 2 os os os x A Ac Ac A c        1 1 2 2 sin sin sin y A A A A        2 2 x y A A A    và tan y x A A   với  [ Min ; Max ] VI. DAO ĐỘNG TẮT DẦN – DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC - CỘNG HƯỞNG 1. Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ. * Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là: 2 2 2 2 2 kA A S mg g      * Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: 2 4 4 mg g A k       * Số dao động thực hiện được: 2 4 4 A Ak A N A mg g        * Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: . 4 2 AkT A t N T mg g        (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ 2 T    ) 3. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f 0 hay  =  0 hay T = T 0 Với f, , T và f 0 ,  0 , T 0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: Viết phương trình dao động diều hoà. Xác định các đặc trưng của một dao động điều hoà Chọn hệ quy chiếu: + Trục ox + gốc toạ độ tại VTCB + Chiều dương + gốc thời gian Phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) cm Phương trình vận tốc: v = -Asin(t + ) cm/s 1) Xác định tần số góc  : (  >0) +  = 2f = 2 T  , với t T N   , N: tống số dao động + Nếu con lắc lò xo: k m   , ( k: N/m, m: kg) + khi cho độ giản của lò xo ở VTCB   : . k g k mg m        g      + 2 2 v A x    2) Xác định biên độ dao động A:(A>0) + A= 2 d , d: là chiều dài quỹ đạo của vật dao động + Nếu đề cho chiều daig lớn nhất và nhở nhất của lò xo: min 2 max A     + Nếu đề cho ly độ x ứng với vận tốc v thì ta có: A = 2 2 2 v x   (nếu buông nhẹ v = 0) T  x t O PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 8 + Nếu đề cho vận tốc và gia tốc: 2 2 2 2 4 v a A     + Nếu đề cho vận tốc cực đại: V max thì: Max v A   + Nếu đề cho gia tốc cực đại a Max : thì 2 Max a A   + Nếu đề cho lực phục hồi cực đại F max thì  max F = kA + Nếu đề cho năng lượng của dao động Wthì  2W A k  3) Xác định pha ban đầu  : (       ) Dựa vào cách chọn gốc thời gian để xác định ra  Khi t=0 thì 0 0 x x v v       0 0 x Acos v A sin          0 0 os sin x c A v A                = ? + Nếu lúc vật đi qua VTCB thì 0 0 Acos v A sin          0 os 0 0 sin c v A              ? ? A        + Nếu lúc buông nhẹ vật 0 0 x Acos A sin          0 0 cos sin 0 x A            ? ? A        Chú ý:  khi thả nhẹ, buông nhẹ vật v 0 =0 , A=x  Khi vật đi theo chiều dương thì v>0 (Khi vật đi theo chiều âm thì v<0)  Pha dao động là: (t + )  sin(x) = cos(x- 2  )  (-cos(x)) = cos(x+  ) Dạng 2: Xác định thời điểm vật đi qua ly độ x 0 -vận tốc vật đạt giá trị v 0 Phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) cm Phương trình vận tốc: v = -Asin(t + ) cm/s 1) Khi vật đi qua ly độ x 0 thì x 0 = Acos(t + )  cos(t + ) = 0 x A =cosb 2 t b k         2 b k t          s với k  N khi b    >0 và k  N* khi b    <0 Khi có điều kiện của vật thì ta loại bớt một nghiệm t 2) Khi vật đạt vận tốc v 0 thì v 0 = -Asin(t + )  sin(t + ) = 0 v A   =cosd 2 2 t d k t d k                   2 2 d k t d k t                         với k  N khi 0 0 d d            và k  N* khi 0 0 d d            3) Tìm ly độ vật khi vận tốc có giá trị v 1 : PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 9 Ta dùng 2 2 2 1 v A x          2 2 1 v x A            4) Tìm vận tốc khi đi qua ly độ x 1 : Ta dùng 2 2 2 1 v A x          2 2 v A x      khi vật đi theo chiều dương thì v>0 Dạng 3: Xác định quãng đường và số lần vật đi qua ly độ x 0 từ thời điểm t 1 đến t 2 Phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) cm Phương trình vận tốc: v = -Asin(t + ) cm/s Tính số chu kỳ dao động từ thời điểm t 1 đến t 2 : 2 1 t t m N n T T     , với 2 T    Trong một chu kỳ : + vật đi được quãng đường 4A + Vật đi qua ly độ bất kỳ 2 lần * Nếu m= 0 thì: + Quãng đường đi được: S T = 4nA + Số lần vật đi qua x 0 là M T = 2n * Nếu m 0  thì: + Khi t=t 1 ta tính x 1 = Acos(t 1 + )cm và v 1 dương hay âm (không tính v 1 ) + Khi t=t 2 ta tính x 2 = Acos(t 2 + )cm và v 2 dương hay âm (không tính v 2 ) Sau đó vẽ hình của vật trong phần lẽ m T chu kỳ rồi dựa vào hình vẽ để tính S lẽ và số lần M lẽ vật đi qua x 0 tương ứng. Khi đó: + Quãng đường vật đi được là: S=S T +S lẽ + Số lần vật đi qua x 0 là: M=M T + M lẽ * Ví dụ: 1 0 2 1 2 0, 0 x x x v v        ta có hình vẽ: Khi đó + Số lần vật đi qua x 0 là M lẽ = 2n + Quãng đường đi được: S lẽ = 2A+(A-x 1 )+(A- 2 x ) =4A-x 1 - 2 x Dạng 4: Xác định lực tác dụng cực đại và cực tiểu tác dụng lên vật và điểm treo lò xo - chiều dài lò xo khi vật dao động 1) Lực hồi phục( lực tác dụng lên vật): Lực hồi phục: F kx ma       : luôn hướn về vị trí cân bằng Độ lớn: F = k|x| = m 2 |x| . Lực hồi phục đạt giá trị cực đại F max = kA khi vật đi qua các vị trí biên (x =  A). Lực hồi phục có giá trị cực tiểu F min = 0 khi vật đi qua vị trí cân bằng (x = 0). 2) Lực tác dụng lên điểm treo lò xo: Lực tác dụng lên điểm treo lò xo là lực đàn hồi: F k | x |     + Khi con lăc lò xo nằm ngang   =0 + Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng:   = 2 mg g k   . + Khi con lắc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc :   = mgsin k  a) Lực cực đại tác dụng lện điểm treo là: max F k( A)     b) Lực cực tiểu tác dụng lên điểm treo là: + khi con lắc nằm ngang: F min =0 -A A O x 2 x 1 x 0 X PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 10 + khi con lắc treo thẳng đứng hoặc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc  : Nếu   >A thì min F k( A)     Nếu A    thì F min =0 3) Lực đàn hồi ở vị trí có li độ x (gốc O tại vị trí cân bằng ): + Khi con lăc lò xo nằm ngang F= kx + Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng hoặc nằm nghiêng 1 góc  : F = k|  + x| 4) Chiều dài lò xo: l o : là chiều dài tự nhiên của lò xo: a) khi lò xo nằm ngang: Chiều dài cực đại của lò xo :  max =  o + A. Chiều dài cực tiểu của lò xo:  min =  o + A. b) Khi con lắc lò xo treo thẳng đứng hoặc nằm nghiêng 1 góc  : Chiều dài khi vật ở vị trí cân bằng :  cb =  o +   Chiều dài cực đại của lò xo:  max =  o +   + A. Chiều dài cực tiểu của lò xo:  min =  o +   – A. Chiều dài ở ly độ x:  =  0 +  +x Dạng 5: Xác định năng lượng của dao động điều hoà Phương trình dao động có dạng: x = Acos(t + ) m Phương trình vận tốc: v = -Asin(t + ) m/s a) Thế năng: W t = 2 1 kx 2 = 2 1 k A 2 cos 2 (t + ) b) Động năng: W đ = 2 1 mv 2 = 2 1 m 2 A 2 sin 2 (t + ) = 2 1 kA 2 sin 2 (t + ) ; với k = m 2 c) Cơ năng: W = W t + W đ = 2 1 k A 2 = 2 1 m 2 A 2 . + W t = W - W đ + W đ = W – W t Khi W t = W đ  x =  2 A  thời gian W t = W đ là : 4 T t   + Thế năng và động năng của vật biến thiên tuần hoàn với cùng tần số góc ’ = 2, tần số dao động f’ =2f và chu kì T’ = 2 T . Chú ý: Khi tính năng lượng phải đổi khối lượng về kg, vận tốc về m/s, ly độ về mét Dạng 6: Xác định thời gian ngắn nhất vật đi qua ly độ x 1 đến x 2 Ta dùng mối liên hệ giữa dao động điều hoà và chuyển động tròn đều để tính. Khi vật dao động điều hoà từ x 1 đến x 2 thì tương ứng vứoiu vật chuyển động tròn đều từ M đến N(chú ý x 1 và x 2 là hình chiếu vuông góc của M và N lên trục OX Thời gian ngắn nhất vật dao động đi từ x 1 đến x 2 bằng thời gian vật chuyển động tròn đều từ M đến N ˆ MN MON Δt = t = T 360 , 1 2 ˆ ˆ ˆ   MON x MO ONx với 1 1 | | ˆ Sin( )  x x MO A , 2 2 | | ˆ ( )  x Sin ONx A + khi vật đi từ: x = 0  2 A x   thì 12 T t  + khi vật đi từ: 2 A x    x=  A thì 6 T t   M N X O N x 1 x 2 -A [...]... dao động của vật A 20 3 cm B 16cm C 8cm D 4cm A A  4cm;   GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC Trang 31 Bài 1.94 Một vật đang dao động điều hòa Vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng là 31.4 cm/s và gia tốc cực đại của vật là 4m/s2 Lấy 2 =10 Tính tần số góc và biên độ dao động của vật Bài 1.95 Một vật dao động điều... của vật Vật có tốc độ cực đại khi GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC T T A t  B t  4 2 Trang 23 C Vật qua vị trí biên D Vật qua vị trí cân bằng Bài 1.27 Chọn câu ĐÚNG A Chu kì dao động của con lắc lò xo phụ thuộc vào B A Biên độ dao động B Cấu tạo của con lắc lò xo C C Cách kích thích dao động D A và C ĐÚNG Bài 1.28... động Bài 1.138 Cho một vật dao động điều hòa có phương trình chuyển động   x  10cos 2t   (cm) Vật đi qua vị trí cân bằng lần đầu tiên vào thời điểm: 6  GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC 1 1 2 A (s) B (s) C (s) 3 6 3 Trang 36 D 1 (s) 12 Bài 1.139 Con lắc lò xo dao động với biên độ A Thời gian ngắn nhất để vật. .. mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC A Fhp  2 N , Fdh  5 N B Fhp  2 N , Fdh  3 N Trang 26 C Fhp  1N , Fdh  2 N D Fhp  0.4 N , Fdh  0.5 N Bài 1.55 Một vật dao động điêug hoà với phương trình x  A cos(t   ) Trong khoảng thời gian 1/60s đầu tiên, vật đi từ vị trí x= 0 đến vị trí x  A 3 theo chiều dương và tại thời 2 điểm cách VTCB 2cm vật có tốc độ 40 3cm... mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC D Biến thi n điều hòa với phương trình v  A cos(t  Trang 22 3 ) 2 Bài 1.17 Chọn câu SAI: A Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của ngoại lực biến thi n tuần hoàn B Dao động cưỡng bức là điều hòa C Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức D Biên độ dao động cưỡng bức thay đổi theo thời gian Bài 1.18 Chọn... PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC Trang 32 C Đường elip; D Đường hypecbol Bài 1.105 Một vật dao động điều hoà khi có li độ x1  2cm thì vận tốc v1  4 3 cm, khi có li độ x2  2 2cm thì có vận tốc v2  4 2 cm Biên độ và tần số dao động của vật là: A 4cm và 1Hz B 8cm và 2Hz C 4 2cm và 2Hz D Đáp án khác Bài 1.106 Một vật dao động điều hoà trong nửa chu kỳ đi được quãng đường 10cm Khi vật. .. ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC Trang 24 B x = 2cm, v  20 3cm / s , vật di chuyển theo chiều dương 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  Bài 1.36 Tại t = 0, ứng với pha dao động rad , gia tốc của một vật dao động điều hòa có 6 2 giá trị a  30m /... Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT  LUYỆN g LÝ T 2 THI ĐẠI HỌC      + Con lăc đơn: T  2 4 2 g   4 2  g    Trang 13 2 T  T 2 mgd I  I  4 2 + Con lắc vật lý: T  2  2 mgd  g  4 I 2   T md Dạng 10: Năng lượng con lắc đơn - Xác định vận tốc của vật Lực căng dây treo khi vật đi qua ly độ góc α 1) Năng lượng con lắc đơn: Chọn... 4 C t  s 1 2 D t  s Bài 1.76 Một con lắc gồm một quả cầu nhỏ, khối lượng m = 0,05kg treo vào đầu một sợi dây dài l = 1m, ở nơi có gia tốc trọng trường g  9,81m / s 2 Bỏ qua ma sát Con lắc dao động GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC Trang 29 theo phương thẳng đứng với góc lệch cực đại so với phương thẳng đứng là... 4 (1  cos 0 ) GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com 0  O v0 Y X PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC + Khi vật đứt ở ly độ  thì vật sẽ chuyển động ném xiên với vận tốc ban đầu là vận tốc lúc đứt dây Vận tốc vật lúc đứt dây: v 0  2g (cos  cos 0 ) Phương trình theo các trục toạ độ:  theo ox : x  (v 0 cos  ).t   1 2  theo oy : y  (v 0 sin  . PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 1 CHƯƠNG I: DAO ĐÔNG CƠ PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1. Phương. A -A x1x2 M2 M1 M'1 M'2 O   PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 2 13. Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật. P P 2   2   PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ LUYỆN THI ĐẠI HỌC GV: Trần Văn Chung – ĐT: 0972.311.481 - mail:chungtin4adhsp@gmail.com Trang 3 Lưu ý: + Có thể giải bài toán bằng cách