Ôn tập Vật Lý 12 Chương 1 Dao động cơ

Đề cương Ôn tập Vật Lý 12 Chương 1

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Dao động điều hòa

1.1. Dao động điều hòa

+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời kì.

+ Phương trình dao động: (x = Acos(omega t + varphi ))

+ Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng xoành xoạch sở hữu thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều trên phố tròn sở hữu đường kính là đoạn thẳng đó.

1.2. Những đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà: Trong phương trình (x = Acos(omega t + varphi )) thì:

Những đại lượng đặc trưng

Ý nghĩa

Đơn vị

A

m, cm, mm

((omega t + varphi ))

pha của dao động tại thời khắc t

Rad; hay độ

(varphi ))

pha ban sơ của dao động,

rad

(omega)

tần số góc của dao động điều hòa

rad/s.

T

Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời kì để thực hiện một dao động toàn phần

s ( giây)

f

Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực hiện được trong một giây .

( = frac{1}{T})

 Hz ( Héc)

    Biên độ A và pha ban sơ j phụ thuộc vào cách kích thích ban sơ làm cho hệ dao động,

    Tần số góc w (chu kì T, tần số f) chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của hệ dao động.

1.3. Mối liên hệ giữa li độ , véc tơ vận tốc tức thời và gia tốc của vật dao động điều hoà:

 Đại lượng

Biểu thức

So sánh,  liên hệ

Li độ

  (x = Acos(omega t + varphi )): là nghiệm của phương trình :

x’’ + w2x = 0 là phương trình động lực học của dao động điều hòa.

 xmax = A

Li độ của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng trễ pha hơn (frac{pi }{2}) so với với véc tơ vận tốc tức thời.

Véc tơ vận tốc tức thời

v = x' = - wAsin(wt + j)

-Vị trí biên (x = ± A), v = 0.

-Vị trí thăng bằng (x = 0), |v| = vmax = wA.

Véc tơ vận tốc tức thời của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn (frac{pi }{2}) so với với li độ.

Gia tốc

a = v' = x’’ = - w2Acos(wt + j)

a= - w2x.

Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hòa luôn hướng về vị trí thăng bằng, sở hữu độ to tỉ lệ với độ to của li độ.

- Ở biên (x = ± A), gia tốc sở hữu độ to cực đại:

           amax = w2A.

- Ở vị trí thăng bằng (x = 0), gia tốc bằng 0.

Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ (sớm pha (frac{pi }{2}) so với véc tơ vận tốc tức thời).

Lực kéo về

F = ma = - kx

Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa :luôn hướng về vị trí thăng bằng, gọi là lực kéo về (hồi phục).

Fmax = kA

1.4. Hệ thức độc lập đối với thời kì :  

+ Giữa tọa độ và véc tơ vận tốc tức thời:

+ Giữa gia tốc và véc tơ vận tốc tức thời:

   (frac{{{v^2}}}{{{omega ^2}{A^2}}} + frac{{{a^2}}}{{{omega ^4}{A^2}}} = 1)

Hay  ({A^2} = frac{{{v^2}}}{{{omega ^2}}} + frac{{{a^2}}}{{{omega ^4}}})    ⇒  ({v^2} = {omega ^2}.{A^2} -  + frac{{{a^2}}}{{{omega ^2}}})       

⇒ ({a^2} = {omega ^4}.{A^2} - {omega ^2}.{v^2})

2. Con lắc lò xo

2.1. Mô tả: Con lắc lò xo gồm một lò xo sở hữu độ cứng k, khối lượng ko đáng kể, một đầu gắn nhất định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m được đặt theo phương ngang hoặc treo thẳng đứng.

2.2. Phương trình dao động:             (x = Acos(omega t + varphi ));

với: w =(sqrt {frac{k}{m}} );      

2.3. Chu kì, tần số của con lắc lò xo: T = 2p(sqrt {frac{m}{k}} ); f = (frac{1}{{2pi }})(sqrt {frac{k}{m}} ).

2.4. Năng lượng của con lắc lò xo:

+ Động năng: ({{rm{W}}_d} = frac{1}{2}m{v^2} = frac{1}{2}m{omega ^2}{A^2}{rm{si}}{{rm{n}}^2}(omega t + varphi ) = {rm{Wsi}}{{rm{n}}^2}(omega t + varphi ))

+Thế năng:     ({{rm{W}}_t} = frac{1}{2}m{omega ^2}{x^2} = frac{1}{2}m{omega ^2}{A^2}co{s^2}(omega t + varphi ) = {rm{W}}co{{mathop{rm s}nolimits} ^2}(omega t + varphi ))

 +Cơ năng :      ({rm{W}} = {{rm{W}}_d} + {{rm{W}}_t} = frac{1}{2}k{A^2} = frac{1}{2}m{omega ^2}{A^2})   = hằng số.

Động năng, thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn với tần số góc w’ = 2w, tần số f’ = 2f, chu kì T’ = T/2.

3. Con lắc đơn

31. Mô tả: Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây ko giãn, vật nặng kích thước ko đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng ko đáng kể so với khối lượng của vật nặng.

3.2. Tần số góc: (omega  = sqrt {frac{g}{l}} );      

+Chu kỳ: (T = frac{{2pi }}{omega } = 2pi sqrt {frac{l}{g}} );         

+Tần số: (f = frac{1}{T} = frac{omega }{{2pi }} = frac{1}{{2pi }}sqrt {frac{g}{l}} )

    Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và a0 << Một rad hay S0 << l

3.3. Lực hồi phục (F =  - mgsin alpha  =  - mgalpha  =  - mgfrac{s}{l} =  - m{omega ^2}s)

    Lưu ý: + Với con lắc đơn lực hồi phục tỉ lệ thuận với khối lượng.

    + Với con lắc lò xo lực hồi phục ko phụ thuộc vào khối lượng.

3.4. Năng lượng của con lắc đơn:({rm{W}} = frac{1}{2}m{omega ^2}S_0^2 = frac{1}{2}frac{{mg}}{l}S_0^2 = frac{1}{2}mglalpha _0^2 = frac{1}{2}m{omega ^2}{l^2}alpha _0^2)

+ Động năng : Wđ = (frac{1}{2})mv2

+ Thế năng: Wt = mgl(1 - cosa)

+ Cơ năng: W = Wt + Wđ = mgl(1 - cosa0) = (frac{1}{2})mgl(alpha _0^2).

   Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.

3.5. Tại cùng một nơi con lắc đơn chiều dài l1 sở hữu chu kỳ T1, con lắc đơn chiều dài l2 sở hữu chu kỳ T2, thì:

+Con lắc đơn chiều dài l1 + l2 sở hữu chu kỳ là:          (T_{}^2 = T_1^2 + T_2^2)

3.6. Lúc con lắc đơn dao động với a0 bất kỳ.

a/ Cơ năng:                  W = mgl(1-cosa0).

b/ Véc tơ vận tốc tức thời :                     (v = sqrt {2gl(c{rm{os}}alpha  - c{rm{os}}{alpha _0})} )

c/ Lực căng của sợi dây: T = mg(3cosα – 2cosα0)

3.7.Con lắc lò xo; con lắc đơn và Trái Đất; con lắc vật lý và Trái Đất là những hệ dao động .

Dưới đây là bảng những đặc trưng chính của một số hệ dao động.

Hệ dao động

Con lắc lò xo

Con lắc đơn

Con lắc vật lý

Cấu trúc

Hòn bi (m) gắn vào lò xo (k).

Hòn bi (m) treo vào đầu sợi dây (l).

Vật rắn (m, I) quay quanh trục nằm ngang.

VTCB

-Con lắc lò xo ngang: lò xo ko giãn

- Con lắc lò xo dọc: lò xo biến dạng (Delta l = frac{{mg}}{k})

Dây treo thẳng đứng

QG (Q là trục quay,   G là trọng tâm) thẳng đứng

Lực tác dụng

Lực đàn hồi của lò xo:

F = - kx

x là li độ dài

Trọng lực của hòn bi và lực căng của dây treo: (F =  - mfrac{g}{l}s)  s là li độ cung

Mô men của trọng lực của vật rắn và lực của trục quay:

M = - mgdsinα

α là li giác

Phương trình động lực học của chuyển động

x” + ω2x = 0

s” + ω2s = 0

α” + ω2α = 0

Tần số góc

(omega  = sqrt {frac{k}{m}} )

(omega  = sqrt {frac{g}{l}} )

(omega  = sqrt {frac{{mgd}}{I}} )

Phương trình dao động.

x = Acos(ωt + φ)

s = s0cos(ωt + φ)

α = α0cos(ωt + φ)

Cơ năng

(W = frac{1}{2}k{A^2} = frac{1}{2}m{omega ^2}{A^2})

     (W = mgl(1 - cos {alpha _0}))

    ( = frac{1}{2}mfrac{g}{l}s_0^2)

4. Dao động tắt dần và dao động cưởng bức

4.1. Dao động tắt dần

 + Lúc ko sở hữu ma sát, con lắc dao động điều hòa với tần số riêng. Tần số riêng của con lắc chỉ phụ thuộc vào những đặc tính của con lắc (của hệ).

 + Dao động tắt dần sở hữu biên độ giảm dần theo thời kì. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần cơ năng thành nhiệt năng.

 + Phương trình động lực học: ( - kx pm {F_c} = ma)

 + Ứng dụng: những thiết bị đóng cửa tự động, những phòng ban giảm xóc của ô tô, xe máy, …

4.2. Dao động duy trì:

  + Với tần số bằng tần số dao động riêng, sở hữu biên độ ko đổi. Bằng cách sản xuất thêm năng lượng cho vật dao động sở hữu ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà ko làm thay đổi chu kì riêng của nó.

4.3. Dao động cưởng bức

+ Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưởng bức.

+ Dao động cưởng bức sở hữu biên độ ko đổi và sở hữu tần số bằng tần số của lực cưởng bức 

+ Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưỡng bức f và tần số riêng f0 của hệ.  Biên độ của lực cưởng bức càng to, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và f0 càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng to.

4.4. Cùng hưởng

+ Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng dần lên tới trị giá cực đại lúc tần số f của lực cưởng bức tiến tới bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cùng hưởng.

+ Điều kiện cùng hưởng  f = f0  

+ Tầm quan yếu của hiện tượng cùng hưởng:

      -Tòa nhà, cầu, máy, khuông xe, ...là những hệ dao động sở hữu tần số riêng. Ko để cho chúng chịu tác dụng của những lực cưởng bức, sở hữu tần số bằng tần số riêng để tránh cùng hưởng, dao động mạnh làm gãy, đổ.

      -Hộp đàn của đàn ghi ta, .. là những hộp cùng hưởng  làm cho tiếng đàn nghe to, rỏ.

DAO ĐỘNG TỰ DO . DAO ĐỘNG DUY TRÌ

DAO ĐỘNG TẮT DẦN

DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC

SỰ CỘNG HƯỞNG

Lực tác dụng

Do tác dụng của nội lực tuần hoàn

Do tác dụng  của lực cản   ( do ma sát)

Do tác dụng của ngoại lực tuần hoàn

Biên độ A

Phụ thuộc điều kiện ban sơ

Giảm dần theo thời kì

Phụ thuộc biên độ của ngoại lực và hiệu số (({f_{cb}} - {f_0}))

Chu kì T

(hoặc tần số f)

Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ, ko phụ thuộc những yếu tố bên ngoài.

Ko sở hữu chu kì hoặc tần số do ko tuần hoàn

Bằng với chu kì ( hoặc tần số) của ngoại lực tác dụng lên hệ

Hiện tượng đặc trưng trong DĐ

         Ko sở hữu

Sẽ ko dao động lúc masat quá to

  Sẽ xãy ra HT cùng hưởng (biên độ A đạt  max) lúc tần số  ({f_{cb}}={f_0})

Ưng dụng

Chế tạo đồng hồ quả lắc.

Đo gia tốc trọng trường của trái đất.

Chế tạo lò xo giảm xóc trong ôtô, xe máy

Chế tạo khuông xe, bệ máy phải sở hữu tần số khác xa tần số của máy gắn vào nó.

Chế tạo những loại nhạc cụ 

5. Tổng hợp những dao động điều hòa

5.1. Giản đồ Fresnel: Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số và độ lệch pha ko đổi ({x_1} = {A_1}cos (omega t + {varphi _1}),{rm{ }}{x_2} = {A_2}cos (omega t + {varphi _2})).

Dao động tổng hợp (x = {x_1} + {x_2} = Acos (omega t + varphi )) sở hữu biên độ và pha được xác định:

5.2. Biên độ: (A = sqrt {A_1^2 + A_2^2 + 2{A_1}{A_2}cos ({varphi _1} - {varphi _2})} ); điều kiện  (left| {{A_1} - {A_2}} right| le A le {A_1} + {A_2})

Biên độ và pha ban sơ của dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban sơ của những dao động thành phần:

5.3. Pha ban sơ : (tan varphi  = frac{{{A_1}sin {varphi _1} + {A_2}sin {varphi _2}}}{{{A_1}cos {varphi _1} + {A_2}cos {varphi _2}}});

điều kiện ({varphi _1} le varphi  le {varphi _2})

B. Bài tập minh họa

Bài 1:

Hướng dẫn giải:

+ Chu kì của dao động (T = frac{{Delta t}}{n} = 0,314s Rightarrow omega  = 20) rad/s

+ Biên độ dao động của chất điểm (A = sqrt {{x^2} + {{left( {frac{v}{omega }} right)}^2}}  = 4) cm

+ Tại t=0 thì  (x = 4cos left( {{varphi _0}} right) = Hai Rightarrow left[ begin{array}{l} {varphi _0} = frac{pi }{3} {varphi _0} = - frac{pi }{3} end{array} right.)

Bài 2:

Hướng dẫn giải:

+ Cơ năng của con lắc đơn là ({E_d} + {E_t} = E) 

Kết hợp với giả thuyết: ({E_d} = {E_t})

(begin{array}{l}
 Rightarrow 2{E_t} = E Leftrightarrow 2left( {frac{1}{2}mgl{alpha ^2}} right) = frac{1}{2}mglalpha _0^2
 Rightarrow alpha  =  pm frac{{sqrt 2 }}{2}{alpha _0}
end{array})

+ Ta chu ý rằng con lắc đang chuyển động nhanh dần đều

⇒ con lắc đang chuyển động từ biên về vị trí thăng bằng ( Rightarrow alpha  =  - frac{{sqrt 2 }}{2}{alpha _0})

Trắc nghiệm Vật Lý 12 Chương 1

  • Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài Một Dao động điều hòa

  • Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài Hai Con lắc lò xo

  • Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 3 Con lắc đơn

  • Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 4 Dao động tắt dần, dao động cưỡng bức

  • Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 5 Tổng hợp dao động

Đề rà soát Vật Lý 12 Chương 1

Đề rà soát trắc nghiệm online Chương Một Vật lý 12 (Thi Online)

Phần này những em được làm trắc nghiệm online trong vòng 45 phút để rà soát năng lực và sau đó đối chiếu kết quả và xem đáp án chi tiết từng nghi vấn.

  • 40 bài tập trắc nghiệm về Con lắc đơn môn Vật lý lớp 12

  • 40 câu trắc nghiệm Vật lý 12 Chương Một Dao động khốn cùng hay và khó

  • 30 Bài tập trắc nghiệm Dao động điều hòa Vật lý 12 tăng

Đề rà soát Chương Một Vật lý 12 (Tải File)

Phần này những em sở hữu thể xem online hoặc tải file đề thi về tham khảo gồm đầy đủ nghi vấn và đáp án làm bài.

  • 36 bài tập Dao động cơ sử dụng phương pháp vòng tròn lượng giác môn Vật lý 12

  • 25 bài tập Đồ thị Dao động cơ sở hữu lời giải chi tiết luyện thi THPTQG mức độ Vận dụng cao

  • 40 câu trắc nghiệm Dao động cơ Vật lý 12 sở hữu video lời giải

Lý thuyết từng bài chương Một và hướng dẫn giải bài tập SGK

Lý thuyết những bài học Vật lý 12 Chương 1

  • Vật lý 12 Bài 1: Dao động điều hòa

  • Vật lý 12 Bài 2: Con lắc lò xo

  • Vật lý 12 Bài 3: Con lắc đơn

  • Vật lý 12 Bài 4: Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức

  • Vật lý 12 Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số và Phương pháp Fre-Nen

  • Vật lý 12 Bài 6: Thực hiện Khảo sát thực nghiệm những định luật dao động của con lắc đơn

Hướng dẫn giải Vật lý 12 Chương 1

  • Giải bài tập Vật lý 12 Chương Một Bài 1

  • Giải bài tập Vật lý 12 Chương Một Bài 2

  • Giải bài tập Vật lý 12 Chương Một Bài 3

  • Giải bài tập Vật lý 12 Chương Một Bài 4

  • Giải bài tập Vật lý 12 Chương Một Bài 5 

Trên đây là tài liệu Ôn tập Vật lý 12 Chương Một Dao động cơ học. Kỳ vọng rằng tài liệu này sẽ giúp những em ôn tập tốt và hệ thống lại tri thức Chương Một hiệu quả hơn. Để thi online và tải file đề thi về máy những em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net và ấn chọn chức năng "Thi Online" hoặc "Tải về". Ngoài ra, những em còn sở hữu thể san sớt lên Facebook để giới thiệu bạn bè cùng vào học, tích lũy thêm điểm HP và sở hữu thời cơ nhận thêm nhiều phần quà sở hữu trị giá từ HỌC247 !    

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *