Bài giảng bài con lắc lò xo vật lý 12 (3)

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ MÔN VẬT LÝ 12 I CON LẮC LÒ XO: o VTCB Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo có độ cứng k, đầu lò xo giữ cố định Vị trí cân bằng: Là vị trí lò xo không bị biến dạng (Con lắc lị xo nằm ngang) II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC: Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục lò xo, chiều dương chiều tăng độ dài lò xo Gốc tọa độ vị trí cân o Khi vật li độ x: Lực đàn hồi lò xo F = - kx (1) x x  F  N  o x P Hợp lực tác  dụng vào vật:   Vì: P  N  nên: F  ma + Từ (1) (2) ta có:     F  P  N  ma (2) k a x m k k  Đặt:   a   x   x m m  Nghiệm phương trình có dạng : x = Acos(t+) Kết luận : Dao động lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc chu kỳ x’’ +2x= Với A,  hai số  k m T  2 m k f  1  T 2 k m Lực kéo hay lực hồi phục : Lực hướng vị trí cân gọi lực kéo Vật dao động điều hòa có lực kéo tỉ lệ với li độ x Biểu thức : F = -kx = - m2x Đặc điểm: * Là lực gây gia tốc cho vật dao động * Luôn hướng VTCB tỉ lệ với li độ dao động * Biến thiên điều hoà tần số với li độ Chú ý : Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí lò xo không biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng lò xo) Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo không biến dạng) III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG: Động lắc lò xo: 2 2 Wđ  mv  m A sin (t   )  Wsin (t   ) 2 Wđ(J); m(kg); v(m/s) Thế lắc lò xo: Wt  kx Wt (J); k(N/m); x(m) 1 2 2 2 Wt  m x  m A cos (t   )  Wco s (t   ) 2 Cơ lắc lò xo Sự bảo toàn năng: a Cơ lắc lò xo tổng động năng: 1 2 W  mv  kx 2 W  Wđ  Wt  m A2 W (J) b Khi ma sát: 2 W  kA  m A  const 2  Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động  Khi ma sát, lắc bảo toàn Nhận xét : + Động biến thiên tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 + Thời gian liên tiếp lần động T/4 +Cơ lắc lò xo bảo toàn tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Chú ý : Đối với lò xo thẳng đứng + Độ biến dạng lò xo thẳng đứng vật VTCB: mg l  k  l T  2 g -A nén l -A l giãn O O giãn A A x x Hình a (A < l) Hình b (A > l) + Chiều dài lò xo VTCB: lCB = l0 + l (l0 chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A  lCB = (lMin + lMax)/2 -A + Khi A >l - Thời gian lò xo nén lần thời gian ngắn để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn lần thời gian ngắn để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = A, +Lưu ý:Trong dao động (một chu kỳ) lò xo nén lầnvà giãn lần nén l -A l giãn O O giãn A A x Hình a (A < l) x Hình b (A > l) Giãn + Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(l +A) Nén A -A  l (lúc vật vị trí thấp nhất) x + Lực đàn hồi cực tiểu * Nếu A < l  FMin = k(l - A) * Nếu A ≥ l  FMin = (lúc vật qua Hình vẽ thể thời gian lò xo nén vị trí lò xo không biến dạng) giãn chu kỳ (Ox hướng xuống) v0 π  π v  v max / W®=Wt v  v max / DẶN DÒ + CÁC BÀI TẬP VÀ CÂU HỎI+ TÀI LIỆU SBT + HỌC BÀI VÀ LÀM BÀI TẬP, đọc trước BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT CHÚC CÁC EM HỌC TỐT [...]... m A  const 2 2  Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động  Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn Nhận xét : + Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 + Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng là T/4 +Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Chú ý : Đối với lò xo thẳng... dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: mg l  k  l T  2 g -A nén l -A l giãn O O giãn A A x x Hình a (A < l) Hình b (A > l) + Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + l (l0 là chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A  lCB = (lMin + lMax)/2 -A + Khi A >l - Thời gian lò xo nén... nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = -A - Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = A, +Lưu ý:Trong một dao động (một chu kỳ) lò xo nén 2 lầnvà giãn 2 lần nén l -A l giãn O O giãn A A x Hình a (A < l) x Hình b (A > l) Giãn + Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(l +A) Nén 0 A -A  l (lúc vật ở vị trí thấp nhất) x + Lực đàn... + Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(l +A) Nén 0 A -A  l (lúc vật ở vị trí thấp nhất) x + Lực đàn hồi cực tiểu * Nếu A < l  FMin = k(l - A) * Nếu A ≥ l  FMin = 0 (lúc vật đi qua Hình vẽ thể hiện thời gian lò xo nén và vị trí lò xo không biến dạng) giãn trong 1 chu kỳ (Ox hướng xuống) v0 π  3 π 4 v  v max / 2 W®=Wt v  v max 2 / 2 DẶN DÒ + CÁC BÀI TẬP VÀ CÂU HỎI+ TÀI LIỆU SBT + HỌC BÀI VÀ LÀM BÀI TẬP, đọc trước bài 3 BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT CHÚC CÁC EM HỌC TỐT ...I CON LẮC LÒ XO: o VTCB Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu lò xo có độ cứng k, đầu lò xo giữ cố định Vị trí cân bằng: Là vị trí lò xo không bị biến dạng (Con lắc lị xo nằm... = kx* (x* độ biến dạng lò xo) Với lắc lò xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB lò xo không biến dạng) III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG: Động lắc lò xo: 2 2 Wđ  mv  m A... DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC: Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục lò xo, chiều dương chiều tăng độ dài lò xo Gốc tọa độ vị trí cân o Khi vật li độ x: Lực đàn hồi lò xo F = - kx