Vat ly12 (Tóm tắt trích đoạn)

VẬT LÍ 12 Phần một: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC BÀI DAO ĐỘNG THUẦN HOÀN VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - CON LẮC LÒ XO Dao động Khi có gió nhẹ, hoa lay động cành Quả lắc đồng hồ treo tường đung đưa sang trái, sang phải Trên mặt hồ gợn sóng, mẩu gỗ nhỏ bồng bênh, nhấp nhô Chiếc dây đàn ghi ta gẩy mạnh rung động mặt đàn Ở thí dụ trên, vật chuyển động vùng không gian hẹp, không di xa khỏi vị trí cân Chuyển động gọi dao động Dao động chuyển động có giới hạn không gian, lặp lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân Vị trí thường vị trí vật đứng yên: lúc gió lay cành cây, đồng hồ không chạy, mặt hồ phẳng lặng, dây đàn không rung Dao động tuần hoàn Quan sát dao động lắc đồng hồ, ta thấy, thí dụ sau khoảng thời gian định 0,5 giây lại qua vị trí thấp chuyển động từ trái sang phải Dao động gọi dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn dao động mà trạng thái chuyển động vật lặp lại cũ sau khoảng thời gian Khoảng thời gian T ngắn sau trạng thái dao động lặp lại cũ gọi chu kì dao động tuần hoàn Đại lượng f = 1/T rõ số lần dao động (tức trạng thái dao động lặp lại cũ) đơn vị thời gian gọi tần số dao động tuần hoàn Đơn vị tần số hec (kí hiêu Hz) Trong thí dụ trên, chu kì lắc T = 0,5s, tần số f = 1/0,5 = 2Hz, nghĩa lắc thực dao động giây Dao động dây đàn không trì mãi Nó giảm dần tắt hẳn xét dao động dây đàn thời gian ngắn, ta coi gần dao động tuần hoàn Dao động b ông hoa cành cây, mẩu gỗ mặt hồ, dao động tuần hoàn Con lắc lò xo Dao động điều hòa Xét lắc lò xo gồm bi khối lượng m gắn vào lò xo, khối lượng không đáng kể, đặt nằm ngang (hình 1.1a) bi có rãnh cho phép chuyển động không ma sát dọc theo nằm ngang cố định Chọn trục tọa độ trùng với ngang, hướng từ trái sang phải, chọn gốc tọa độ O vị trí bi đứng yên Kéo bi lệch sang phía phải lực véc tơ F, buông tay (Hình 1.1b; hình không vẽ lò xo) Ta thấy bi chuyển động phía O, vượt qua vị trí cân O, sau dừng lại chuyển động ngược phía O Chuyển động lặp lại nhiều lần, tức bi dao động xung quanh vị trí cân O Chúng ta xét dao động Khi bị đựơc kéo tới tọa độ x, lực tác dụng vào gồm lực kéo F, lực đàn hồi F lò xo, trọng lực phản lực ngang (hai lực không vẽ hình) Trọng lực phản lực ngang tác dụng theo chiều thẳng đứng, cân không ảnh hưởng gi đến chuyển động ngang bi Khi ta buông tay ra, lực tác động đến chuyển động bi lực đàn hồi F Trong giới hạn đàn hồi lò xo, lực F luôn tỉ lệ với độ dịch chuyển x bi khỏi vị trí cân (cũng độ biến dạng lò xo), hướng điểm cân O Vì F nằm trục toạ độ, ta viết được: F = - kx Ở k hệ số đàn hồi (độ cứng) lò xo, dấu trừ lực F tác dụng ngược chiều với độ dịch chuyển x cảu bi Theo định luật Niutơn II, ta viết được: Đặt Thực vậy, lấy đạo hàm thời gian độ dịch chuyển x ta vận tốc bi: Lấy đạo hàm thời gian vận tốc v, ta gia tốc bi: Thay giá trị x vào công thức ta được: Công thức (1-6) có dạng trùng với (1-2a), điều chứng tỏ (1-3) nghiệm cảu (1-2a), nói cách khác, bi dao động có phương trình chuyển động là: Vì hàm sin hàm điều hoà, ta nói dao động bi (tức dao động lắc lò xo) dao động điều hoà Chú ý biểu thức dạng cosin biến đổi thành biểu thức dạng sin Vì người ta định nghĩa dao động điều hoà dao động mô tả định luật dạng sin (hoặc cosin), A, omega, phi số Trong phương trình (1-3), x li độ dao động, rõ độ lệch vật khỏi vị trí cân A biên độ dao động Nó giá trị cực đại li độ, sin… có giá trị cực đại Ý nghĩa của… Chúng ta biết hàm sin hàm tuần hoàn có chu kì 2pi Vì ta viết được: Điều có nghĩa li độ dao động thời điểm… li độ thời điểm t Khoảng thời gian… gọi chu kì dao động điều hoà Nghịch đảo cảu T, tức lượng f = … gọi tần số cảu dao động điều hoà Đối với lắc lò xo, ta có Bây rút lắc lò xo khỏi ngang treo thẳng đứng lên (Hình 1.1c) ta kéo bi xuống phía buông tay ra, dao động theo phương thẳng đứng lắc lò xo Tất điều ta nói lắc lò xo dao động theo phương nằm ngang áp dụng cho lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng vị trí cân điểm O ứng với lúc lò xo chưa bị giãn, mà điểm O’ ứng với lúc lò xo giãn trọng lượng bi Câu hỏi tập Định nghĩa dao động, dao động tuần hòan dao động điều hòa Phân biệt dao động tuần hòan khác dao động nói chung dao động điều hòa khác dao động tuần hòan chỗ Định nghĩa chu kì, tần số, li độ, biên độ dao động điều hòa Kể thêm thí dụ dao động dao động tuần hòan BÀI KHẢO SÁT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Chuyển động tròn dao động điều hòa Xét điểm M chuyển động đường tròn tâm O, bán kính A (hình 1.2) Vận tốc góc M omega (đo rad/s) Chọn C làm điểm gốc đường tròn Tại thời điểm gốc t = 0, vị trí điểm chuyển động Mo xác định góc phi Tại thời điểm bất kì, vị trí điểm chuyển động Mt xác định góc… Chúng ta chiếu chuyển động M xuống trục x’x qua O vuông góc với OC Tại thời điểm t, hình chiếu M xuống trục x’x điểm P, có toạ độ x = OP Vì OP hình chiếu OMt xuống trục x’x ta có: (1-8) có dạng giống (1-3) Ta kết luận điều hoà Nói cách khác, dao động điều hòa coi hình chiếu chuyển động tròn xuống đường thẳng nằm mặt phẳng quỹ đạo Pha tần số góc dao động điều hòa Theo hình 1-2 góc … xác định vị trí P thời điểm t, gọi pha (hay góc pha) dao động thời điểm t Góc phi xác định vị trí P thời điểm ban đầu t = 0, gọi pha ban đầu (hay: góc pha ban đầu) dao động Vận tốc góc omega cho phép xác định lượng f =…, tức số vòng quay M đơn vị thời gian, đồng thời số lần dao động P đơn vị thời gian Ta biết f tần số dao động, omega gọi tần số góc (hay tần số vòng) cảu dao động Ở đây, … góc cụ thể, đo trực tiếp Trong phương trình (1-3) dao động lắc lò xo, lượng … có tên gọi trên, chúng góc thật, đo thực nghiệm Chúng lượng trung gian cho phép ta xác định tần số trạng thái dao động Dao động tự Chúng ta khảo sát kĩ dao động lắc lò xo mô tả Li độ lớn mà bi đạt biên độ A Chọn góc thời gian t = lúc ta buông tay bi bắt đầu dao động Khi x = A Muốn cho phương trình … nghiệm đúng, ta phải có… Như ta xác định biên độ, pha ban đầu chu kì dao động biên độ pha ban đầu phụ thuộc vào điều kiện ban đầu, tức cách kích thích dao động, cách chọn hệ tọa độ không gian gốc thời gian Chu kì dao động phụ thuộc khối lượng bi độ cứng lò xo, không phụ thuộc yếu tố bên khác ta thay đổi điều kiện ban đầu thi A phi thay đổi, ô mê ga T không đổi Dao động mà chu kì phụ thuộc đặc tính hệ (ở bi lò xo), không phụ thuộc yếu tố bên ngoài, gọi dao động tự Một hệ có khả thực dao động tự gọi hệ dao động sau kích thích, hệ dao động tự gthực dao động theo chu kì riêng Dao động lắc lò xo dao động tự Vận tốc gia tốc dao động điều hòa Như ta biết Trên hình 1.3 đường biểu diễn hàm (1-9), (110) (1-11) Ta thấy sau chu kì T = …, toạ độ, vận tốc, gia tốc lại có giá trị cũ, trạng thái tăng giảm cũ Pha dao động… xác định vị trí vật dao động, mà cho phép xác định giá trị cách biến thiên vận tốc gia tốc Pha dao động xác định trạng thái dao động vật Cũng vậy, pha ban đầu phi xác định trạng thái ban đầu dao động 10 Khi bi dao động điều hoà, vận tốc gia tốc biến thiên theo định luật sin cosin, tức chúng biến thiên điều hoà theo tần số với bi (h.1.3) Dao động lắc đơn Con lắc đơn gồm bi nặng treo vào sợi dây Hòn bi có khối lượng m kích thước nhỏ so với độ dài dây… 11 Bây giờ, ta phải thả bi để lắc tự dao động… Chọn O làm điểm gốc quỹ đạo OP lấy làm trục toạ độ… Phương trình (1-14) có dạng giống (1-2)… Chu kì lắc đơn là:… 12 Chu kì dao động lắc đơn phụ thuộc độ lớn gia tốc trọng trường g… Câu hỏi tập Định nghĩa pha pha ban đầu dao động tuần hòan Tần số góc gì? Quan hệ tần số góc tần số f? Dao động tự dao động nào? Vì công thức (1 - 15 ) với dao động nhỏ? Toạ độ vật (đo cm) biến thiên theo thời gian theo định luật x = 4cos4pit Tính tần số dao động Tính li độ vận tốc vật sau bắt đầu dao động giây Một lắc đơn có chu kì 1,5s dao động nơi có gia tốc trọng trường 9,80m/s2 Tính độ dài Tính chu kì lắc nói ta đưa lên Mặt Trăng, biết gia tốc trọng trường Mặt Trăng nhỏ Trái Đất 5,9 lần BÀI NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Sự biến đổi lượng trình dao động Khi ta kéo bi lắc lò xo từ vị trí O đến vị trí P (Hình 1.5, hình không vẽ lò xo), lực kéo sinh công để làm lò xo dãn ra, công truyền cho bi dạng Lực đàn hồi lò xo lúc có giá trị cực đại có giá trị cực đại 13 Khi lực kéo ngừng tác dụng, lò xo co lại, lực đàn hồi kéo bị phía O vận tốc bi tăng dần, động tăng giảm Khi bi tới vị trí cân O, lực đàn hồi không bi không vận tốc cực đại động có giá trị cực đại bi tiếp tục chuyển động theo quán tính, lò xo bị nén lại, lực đàn hồi xuất theo chiều ngược lại lớn dần, vận tốc bi giảm dần bi tăng, động giảm Khi bi tới vị trí P’, lò xo bị nén tới mức tối đa, lực đàn hồi có giá trị cực đại, bi dừng lại động không, đạt tới giá trị cực đại ngừng tăng Sau lò xo lại giãn ra, lực đàn hồi giảm dần, bi bị đẩy phía O động bi tăng, giảm Trong trình dao động lắc lò xo, luôn diễn tượng: động tăng giảm, ngược lại Sự bảo toàn dao động điều hòa Chúng ta khảo sát mặt định lượng trình biến đổi lượng lắc lò xo… 14 Như vậy, vật dao động điều hoà bảo toàn suốt trình dao động, không đổi tỉ lệ với bình phương biên độ… Chú ý lắc phụ thuộc kích thích ban đầu kích thích ta dùng lực lớn để đưa bi lí độ lớn, biên độ A lớn lượng E lớn lẽ tất nhiên tăng biên độ A tới giới hạn mà lò xo giữ tính đàn hồi Câu hỏi tập Hãy mô tả cách định tính trinh biến đổi lượng lắc đơn Làm để tăng lượng lắc đơn, tăng đến giới hạn nào? Năng lượng lắc biến đổi lần tần số tăng gấp lần biên độ giảm lần? Đáp số: 9/4 PHẦN IV: CÁC BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH BÀI 1: KIỂM NGHIỆM ĐỊNH LUẬT VỀ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN, XÁC ĐỊNH GIA TỐC RƠI TỰ DO I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết 1) 2) 3) III – Đồ dùng cần thiết 242 IV – Thực hành 1) a) b) 243 2) a) b) c) V – Báo cáo thí nghiệm A) Kết đo B) Kết luận 244 C) Xác định gia tốc rơi tự BÀI 2: XÁC ĐỊNH BƯỚC SÓNG VÀ TẦN SỐ CỦA ÂM I – Mục đích 245 II – Chuẩn bị lí thuyết 1) 2) III – Đồ dùng cần thiết IV – Thực hành 1) 246 2) 3) 4) 5) 247 V – Báo cáo thí nghiệm a) b) c) d) 248 BÀI 3: MẠCH ĐIỆN XOAY CHIỀU CÓ R, L, C I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết a) b) c) d) 249 III – Đồ dùng cần thiết IV – Thực hành 1) a) b) c) 2) a) b) c) d) e) 3) a) 250 b) c) d) 4) a) b) c) d) V – Báo cáo thí nghiệm a) b) c) 251 BÀI 4: XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THUỶ TINH I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết 1) 2) 3) 252 III – Đồ dùng cần thiết IV – Thực hành a) b) c) d) 253 e) f) g) V – Báo cáo thí nghiệm a) b) 254 BÀI 5: QUAN SÁT CÁC HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC VÀ GIAO THOA ÁNH SÁNG I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết 1) 2) III – Đồ dùng cần thiết 1) 2) 3) IV – Thực hành 1) a) 255 b) 2) a) 256 b) V – Báo cáo thí nghiệm 257 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TỔNG HỢP BÀI A: XÁC ĐỊNH ĐIỆN DUNG CỦA TỤ ĐIỆN VÀ ĐỘ TỰ CẢM L CỦA CUÔN DÂY I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết A) Các phương pháp để xác định điện dung C tụ điện 1) 2) 258 B) Các phương pháp để xác định độ tự cảm L cuộn dây 1) 2) III – Đồ dùng cần thiết 259 IV – Thực hành A) Xác định điện dung C tụ điện 1) Cách I: a) b) c) 2) Cách II: a) b) 260 c) B) Xác định độ tự cảm L cuộn dây có lõi sắt 1) Cách I: a) b) c) 261 2) Cách II: a) b) c) 262 V – Báo cáo thí nghiệm A) Xác định Cx B) Xác định L C) Câu hỏi 263 BÀI B: CÁC ĐẶC TÍNH VÀ ỨNG DỤNG CỦA TRANDITO I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết 1) a) b) 264 2) a) b) c) d) 265 III – Đồ dùng cần thiết IV – Thực hành 1) a) b) c) d) 2) 266 3) a) b) 4) a) b) 267 V – Báo cáo thí nghiệm a) b) c) d) BÀI C: XÁC ĐỊNH TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH I – Mục đích II – Chuẩn bị lí thuyết 268 1) 2) 3) 4) 269 III – Đồ dùng cần thiết IV – Thực hành A) Xác định tiêu cự f thấu kính hội tụ 1) 2) 270 3) 4) 271 B) Xác định tiêu cự thấu kính phân kì 1) 2) 3) 4) C) Câu hỏi bổ sung 272 V – Báo cáo thí nghiệm A) Xác định tiêu cự thấu kính hội tụ B) Xác định tiêu cự thấu kính phân kì C) Xác định tiêu cự thấu kính cách khác 273 MỤC LỤC Phần I : DAO ĐỘNG VÀ SÓNG Chương I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC Bài Bài Bài Bài – Bài – Chương II: SÓNG CƠ HỌC – ÂM HỌC Bài Bài - 10 Bài 11 Chương III : DAO ĐỘNG ĐIỆN, DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Bài 12 Bài 13 - 14 Bài 15 Bài 16 Bài 17 Bài 18 Bài 19 Bài 20 Bài 21 Bài 22 Chương IV: DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ - SÓNG ĐIỆN TỪ Bài 23 Bài 24 Bài 25 Bài 26 Bài 27 Bài 28 – 29 Phần II : QUANG HỌC Chương V: SỰ PHẢN XẠ VÀ SỰ KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Bài 30 Bài 31 Bài 32 Bài 33 Bài 34 Bài 35 Bài 36 Bài 37 Chương VI: MẮT À CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC Bài 38 Bài 39 Bài 40 Bài 41 Chương VII: TÍNH CHẤT SÓNG CỦA ÁNH SÁNG Bài 42 Bài 43 Bài 44 Bài 45 Bài 46 Bài 47 Bài 48 Chương VIII: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG Bài 49 Bài 50 Bài 51 Bài 52 Bài 53 Phần III: VẬT LÍ HẠT NHÂN Chương IX: NHỮNG KIẾN THỨC SƠ BỘ VỀ HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ Bài 54 Bài 55 Bài 56 Bài 57 Bài 58 Bài 59 Bài 60 Bài 61 Phần IV: CÁC BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH Bài Bài Bài Bài Bài CÁC BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TỔNG HỢP Bài A Bài B Bài C Sách thuộc quyền Nhà xuất Giáo dục – Bộ Giáo dục Đào tạo Ban biên tập: ĐÀO VĂN PHÚC – DƯƠNG TRỌNG BÁI – NGUYỄN THƯỢNG CHUNG – VŨ QUANG Biên tập lần đầu : LÊ HÙNG Biên tập tái : NGUYÊN DUY HIỀN Biên tập kĩ thuật: TRẦN THU NGA Trình bày bìa: TẠ TRỌNG TRÍ Sửa in: TRẦN THỊ OANH Chế bản: PHÒNG CHẾ BẢN (NXB GIÁO DỤC) Chịu trách nhiệm xuất bản: Chủ tích HĐQT kiêm Tổng Giám đốc NGÔ TRẦN ÁI Phó Tổng Giám đốc kiêm Tổng biên tập NGUYỄN QUÝ THAO VẬT LÍ 12 – Mã số: 3H212T6 Số XB: 1517/467-05 Số in: 30/HĐĐT In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2006 ... động tắt đần Dao động tắt dần tính điều hòa, vậy, nói đến “biên độ”, “tần số”, “chu kì” dao động tắt dần, hiểu cách nói gần 21 Khi lắc lò xo dao động không khí, sức ản không khí làm cho tắt dần... trễ bao nhiêu? Trình bày tóm tắt phương pháp véc tơ quay Frexnen Hai dao động điều hòa phương, tần số… a) b) c) BÀI – DAO ĐỘNG TẮT DẦN VÀ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC Dao động tắt dần Khi nghiên cứu dao... gian lâu tắt hẳn Vì vậy, xét theo dao động thời gian ngắn, tắt dần không đáng kể, ta coi dao động điều hòa Cho lắc lò xo dao động bình đựng nước (hình 1.8) sức cản nước lớn làm cho lắc tắt dần