Chuẩn Bị Kiến Thức Thi TNTHPT & LTĐH Môn Vật Lý 2

Trang 1 Ngày mai bắt đầu từ hôm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Caåm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN Năm học 2008 SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO LÂM ĐỒNG Trường THPT Phan Bội Châu Trang 2 Ngày mai bắt đầu từ hôm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Caåm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN LỜI NÓI ĐẦU Cẩm nang Vật Lí 12 được viết trên cơ sở dựa vào tinh thần thay sách giáo khoa các cấp và đổi mới phương pháp dạy học; đổi mới phương pháp dạy học vật lí. Đặc biệt là dựa trên cơ sở kiểm tra đánh giá kiến thức học sinh bằng hình thức trắc nghiệm khách quan trong các kì thi công nhận TNTHPT và tuyển sinh vào các trường ĐH, CĐ, … Cuốn Cẩm Nang Vật Lí 12 được thiết kế đi kèm với cuốn giáo khoa Vật Lí 12 (chương trình chuẩn và chương trình nâng cao), với mục đích giúp học sinh rèn luyện kĩ năng giải nhanh một số bài tập thường xuất hiện trong các đề thi đại học; cao đẳng trong những năm gần đây. Để sử dụng tốt có hiệu quả học sinh phải trang bị các kiến thức toán liên quan: Hệ thức lượng trong tam giác, công thức lượng giác, giải phương trình lượng giác, các công thức đạo hàm, phép toán véc tơ, các phép toán lũy thừa, các phép toán logarít, … Thêm một điều nữa là học sinh phải đọc kĩ và nhớ được các chú ý; dù rất nhỏ nhưng nó có thể giúp giải các bài toán phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả. Dù cố gắng rất nhiều nhưng chắc chắn còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp chân thành từ phía bạn đọc và các em học sinh. Xin chân thành cảm ơn! Di Linh, ngày 03 tháng 06 năm 2008 Trang 3 Ngày mai bắt đầu từ hôm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Vấn đề 1: CƠ HỌC VẬT RẮN 1. Chuyển động quay đều Tốc độ góc: const ω = Gia tốc góc: 0 γ = Tọa độ góc: 0 t ϕ ϕ ω = + 2. Chuyển động quay biến đổi đều a. Tốc độ góc Tốc độ góc trung bình: 2 1 2 1 tb t t t ϕ ϕϕ ω −∆ = = ∆ − Tốc độ góc tức thời: '( ) d t dt ϕ ω ϕ = = Chú ý: ω có thể dương; có thể âm tùy theo chiều dương hay âm ta chọn. b. Công thức về chuyển động quay biến đổi đều Gia tốc góc: γ = const Tốc độ góc: 0 ω ω γ = + t Tọa độ góc: 2 0 0 1 2 ϕ ϕ ω γ = + +t t Phương trình độc lập với thời gian: 2 2 0 0 2 ( ) ω ω γ ϕ ϕ − = − c. Gia tốc góc Caåm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN Trang 4 Ngày mai bắt đầu từ hơm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng Gia tốc góc trung bình: 2 1 2 1 ω ωω γ −∆ = = ∆ − tb t t t Gia tốc góc tức thời: '( ) ω γ ω = = d t dt Chú ý: ω γ ω γ  >  <  : . 0 : . 0 Vật quay nhanh dần đều Vật quay chậm dần đều 3. Liên hệ giữa tốc độ dài với tốc độ góc; gia tốc dài và gia tốc góc 2 2 ht 2 4 2 2 4 2 . . . a = .r a= r . . . ω ω γ ω ω γ ω γ = = = = = + = + tt v r dv d a r r dt dt v r r r Gia tốc tiếp tuyến tt a uur : Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm về độ lớn của véc tơ vận tốc tt ; av v↑↑ r uur r hoặc tt ; av v↑↓ r uur r . Gia tốc pháp tuyến (hay gia tốc hướng tâm ) n ht a a uur uur : Đặc trưng cho sự biến thiên nhanh hay chậm về hướng của véc tơ vận tốc ht ; av v⊥ r uur r . Chú ý: Vật quay đều: a Vật biến đổi đều: a ht tt ht a a a  =   = +   r uur r uur uur 4. Mơ men a. Mơ men lực đối với một trục: .M F d = b. Mơ men qn tính đối với một trục: 2 1 . i n i i I m r = = ∑ Chú ý: Mơ men qn tính của một số dạng hình học đặc biệt: • 2 Hình trụ rỗng hay vành tròn: .I m R= • 2 1 Hình trụ đặc hay đóa tròn: . . 2 I m R= • 2 2 Hình cầu đặc: . . 5 I m R= •R(m): là bán kính • 2 1 Thanh mảnh có trục quay là đường trung trực của thanh: . . 12 I m l= • 2 1 Thanh mảnh có trục quay đi qua một đầu thanh: . . 3 I m l= , l(m): là chiều dài thanh c. Định lí trục song song: 2 . G I I m d ∆ = + ; trong đó d là khoảng cách từ trục bất kì đến trục đi qua G. d. Mơ men động lượng đối với trục: .L I ω = 5. Phương trình động lực học của vật rắn quay quanh một trục cố định . hoặc . dL d M I M I dt dt ω γ = = = 6. Định luật bảo tồn mơ men động lượng Cẩm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN Trang 5 Ngày mai bắt đầu từ hơm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng 1 2 1 1 2 2 Nếu 0 thì Hệ vật: . Vật có mô men quán tính thay đổi: . M L const L L const I I ω ω = = + + = = = 7. Định lí biến thiên mơmen động lượng 2 2 1 1 . hay .L M t I I M t ω ω ∆ = ∆ − = ∆ 8. Động năng của vật rắn Động năng quay của vật rắn: 2 1 2 đ W I ω = Động năng của vật rắn vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến: 2 2 1 1 2 2 đ c W I mv ω = + Trong đó m là khối lượng, c v là vận tốc khối tâm Định lí động năng: 2 1 hay đ đ đ F F W A W W A∆ = − = ur ur Vấn đề 2: DAO ĐỘNG CƠ HỌC I. CON LẮC LỊ XO 1. Phương trình dao động: cos( )x A t ω ϕ = + 2. Phương trình vận tốc: '; sin( ) cos( ) 2 dx v x v A t A t dt π ω ω ϕ ω ω ϕ = = = − + = + + 3. Phương trình gia tốc: 2 2 2 2 '; ''; cos( ); dv d x a v a x a A t a x dt dt ω ω ϕ ω = = = = = − + = − Hay 2 cos( )a A t ω ω ϕ π = + ± 4. Tần số góc, chu kì, tần số và pha dao động, pha ban đầu: a. Tần số góc: 2 2 ( / ); k g f rad s T m l π ω π ω = = = = ∆ ; ( ) mg l m k ∆ = b. Tần số: 1 1 ( ); 2 2 N k f Hz f T t m ω π π = = = = c. Chu kì: 1 2 ( ); 2 t m T s T f N k π π ω = = = = d. Pha dao động: ( )t ω ϕ + e. Pha ban đầu: ϕ Chú ý: Tìm ϕ , ta dựa vào hệ phương trình 0 0 cos sin x A v A ϕ ω ϕ =   = −  lúc 0 0t = MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP THƯỜNG GẶP ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí cân bằng 0 0x = theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu 2 π ϕ = − ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí cân bằng 0 0x = theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 2 π ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua biên dương 0 x A= : Pha ban đầu 0 ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua biên âm 0 x A= − : Pha ban đầu ϕ π = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 A x = theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu 3 π ϕ = − Cẩm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN Trang 6 Ngày mai bắt đầu từ hơm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 A x = − theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu π ϕ = − 2 3 ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 A x = theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 3 π ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 A x = − theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 2 3 π ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 2 A x = theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu 4 π ϕ = − ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 2 A x = − theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu π ϕ = − 3 4 ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 2 A x = theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 4 π ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 2 2 A x = − theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 3 4 π ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 3 2 A x = theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu 6 π ϕ = − ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 3 2 A x = − theo chiều dương 0 0v > : Pha ban đầu π ϕ = − 5 6 ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 3 2 A x = theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 6 π ϕ = ♦ Chọn gốc thời gian 0 0t = là lúc vật qua vị trí 0 3 2 A x = − theo chiều âm 0 0v < : Pha ban đầu 5 6 π ϕ = ♦ cos sin( ) 2 π α α = + ; sin cos( ) 2 π α α = − Giá trò các hàm số lượng giác của các cung (góc ) đặc biệt (ta nên sử dụng đường tròn lượng giác để ghi nhớ các giá trò đặc biệt) Cẩm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN Trang 7 Ngày mai bắt đầu từ hôm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng - 3 -1 - 3 /3 (Ñieåm goác) t t' y y' x x' u u' - 3 -1 - 3/3 1 1 -1 -1 - π /2 π 5 π /6 3 π /4 2 π /3 - π /6 - π /4 - π /3 -1/2 - 2 /2 - 3 /2 -1/2- 2 /2- 3 /2 3 /2 2 /2 1/2 3 /2 2 /2 1/2 A π /3 π /4 π /6 3 /3 3 B π /2 3 /3 1 3 O Caåm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN Goùc Hslg 0 0 30 0 45 0 60 0 90 0 120 0 135 0 150 0 180 0 360 0 0 6 π 4 π 3 π 2 π 3 2 π 4 3 π 6 5 π π π 2 sin α 0 2 1 2 2 2 3 1 2 3 2 2 2 1 0 0 cos α 1 2 3 2 2 2 1 0 2 1 − 2 2 − 2 3 − -1 1 tg α 0 3 3 1 3 kxñ 3 − -1 3 3 − 0 0 cotg α kxñ 3 1 3 3 0 3 3 − -1 3 − kxñ kxñ Trang 8 Ngày mai bắt đầu từ hơm nay Giáo viên: Nguyễn Hồng Thạch Trường THPT Phan Bội Châu, Di Linh, Lâm Đồng 5. Phương trình độc lập với thời gian: ω = + 2 2 2 2 v A x ; ω ω = + 2 2 2 4 2 a v A Chú ý: 2 : Vật qua vò trí cân bằng : Vật ở biên M M M M v A a v a A ω ω ω =  ⇒ =  =  6. Lực đàn hồi, lực hồi phục: a. Lực đàn hồi: ( ) ( ) ( ) nếu 0 nếu l A đhM đh đhm đhm F k l A F k l x F k l A l A F = ∆ +   = ∆ + ⇒ = ∆ − ∆ >   = ∆ ≤  b. Lực hồi phục: 0 hpM hp hpm F kA F kx F =  = ⇒  =  hay 2 0 hpM hp hpm F m A F ma F ω  =  = ⇒  =   lực hồi phục ln hướng vào vị trí cân bằng. Chú ý: Khi hệ dao động theo phương nằm ngang thì lực đàn hồi và lực hồi phục là như nhau đh hp F F= . 7. Thời gian, qng đường, tốc độ trung bình a. Thời gian: Giải phương trình cos( ) i i x A t ω ϕ = + tìm i t 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 OM T t = , thời gian đi từ M đến D là 6 MD T t = . Từ vị trí cân bằng 0x = ra vị trí 2 2 x A= ± mất khoảng thời gian 8 T t = . Từ vị trí cân bằng 0x = ra vị trí 3 2 x A= ± mất khoảng thời gian 6 T t = . Chuyển động từ O đến D là chuyển động chậm dần ( 0; av a v< ↑↓ r r ), chuyển động từ D đến O là chuyển động nhanh dần ( 0; av a v> ↑↑ r r ) Vận tốc cực đại khi qua vị trí cân bằng (li độ bằng khơng), bằng khơng khi ở biên (li độ cực đại). b. Qng đường: Nếu thì 4 Nếu thì 2 2 Nếu thì 4 T t s A T t s A t T s A  = =    = =   = =    suy ra Nếu thì 4 Nếu thì 4 4 Nếu thì 4 2 2 t nT s n A T t nT s n A A T t nT s n A A   = =   = + = +    = + = +   Chú ý: Cẩm Nang Vật Lí 12 Ban KHTN . 180 0 360 0 0 6 π 4 π 3 π 2 π 3 2 π 4 3 π 6 5 π π π 2 sin α 0 2 1 2 2 2 3 1 2 3 2 2 2 1 0 0 cos α 1 2 3 2 2 2 1 0 2 1 − 2 2 − 2 3 − -1 1 tg α 0 3 3 1 3. t' y y' x x' u u' - 3 -1 - 3/3 1 1 -1 -1 - π /2 π 5 π /6 3 π /4 2 π /3 - π /6 - π /4 - π /3 -1 /2 - 2 /2 - 3 /2 -1 /2- 2 /2- 3 /2 3 /2