Chuyên đề lý thuyết Vật lý 12 luyện thi THPT quốc gia

Các chuyên đề lý thuyết vật lý 12

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ CHỦ ĐỀ 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA A. LÝ THUYẾT: I. Dao động tuần hoàn.

1. Dao động: là chuyển động có giới hạn trong không gian, lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng.

2. Dao động tuần hoàn: + Là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau nhất định vật trở lại vị trí và chiều chuyển động như cũ (trở lại trạng thái ban đầu).

+ Chu kì dao động: là khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại như cũ hoặc là khoảng thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần.

T = N

t 2   

 (s) với N là số dao động thực hiện trong thời gian Δt

+ Tần số là số dao động toàn phần mà vật thực hiện được trong một giây hoặc là đại lượng nghịch đảo của chu kì.

Với : f = t N 2 T

1

     (Hz) hay ω =   T 2 2πf (rad/s)

II. Dao động điều hoà:

1. Định nghĩa: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hoặc sin) của thời gian.

2. Phương trình dao động x = Acos(ωt + φ). (cm) hoặc (m). Với T = 

 2 



 

  

  

f 2

T 2

➢ Các đại lượng đặc trưng trong dao động điều hoà:  Li độ x (m; cm) (toạ độ) của vật; cho biết độ lệch và chiều lệch của vật so với VTCB O.  Biên độ A > 0(m cm;): (độ lớn li độ cực đại của vật); cho biết độ lệch cực đại của vật so với VTCB O.

▪ Pha ban đầu φ(rad) ): xác định li độ x vào thời điểm ban đầu t0 =0 hay cho biết trạng thái ban đầu của vật vào thời điểm ban đầu t0 = 0 .Khi đó: x0 = Acosφ

 Pha dao động (ωt + φ) (rad): xác định li độ x vào thời điểm t hay cho biết trạng thái dao động (vị trí và chiều chuyển động) của vật ở thời điểm t.

▪ Tần số góc ω (rad/s): cho biết tốc độ biến thiên góc pha. 3. Phương trình vận tốc của vật dao động điều hòa:

Vận tốc: v = dt

dx = x’  v = -ωAcos(ωt+φ) = ωAcos(ωt + φ+ π/2) (cm/s) hoặc (m/s)

 Nhận xét:

▪ Vận tốc của vật luôn cùng chiều với chiều chuyển động; vật chuyển động theo chiều dương  v > 0 ; vật chuyển động ngược chiều dương  v < 0;

▪ Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn 2

so với

với li độ

▪ Vận tốc đổi chiều tại vị trí biên; li độ đổi dấu khi qua vị trí cân bằng. ▪ Ở vị trí biên (xmax = ± A ): Độ lớn vmin =0 ▪ Ở vị trí cân bằng (xmin = 0 ): Độ lớn vmax = ω.A. ▪ Quỹ đạo dao động điều hoà là một đoạn thẳng 4. Phương trình gia tốc của vật dao động điều hòa:

DeThi.edu.vn

Gia tốc a = dt

dv = v'= x''; a =-ω2Acos(ωt + φ) =- ω2x hay a =ω2Acos(ωt + φ ± π) (cm/s2) hoặc (m/s2)

 Nhận xét:

▪ Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ hoặc sớm pha π/2 so với vận tốc.

▪ Vecto gia tốc luôn hướng về VTCB O và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. ▪ Ở vị trí biên (xmax =±A ), gia tốc có độ lớn cực đại : |amax|=ω2.A . ▪ Ở vị trí cân bằng (xmin = 0 ), gia tốc bằng amin = 0 . ▪ Khi vật chuyển động từ VTCB ra biên thì vật chuyển động chậm dần v.a < 0 hay a và v trái dấu. ▪ Khi vật chuyển động từ biên về VTCB thì vật chuyển động nhanh dần v.a > 0 hay a và v cùng dấu. 5. Lực trong dao động điều hoà :

 Định nghĩa: là hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật dao động điều hòa còn gọi là lực kéo về hay lực hồi phục

 Đặc điểm: - Luôn hướng về VTCB O - Có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ nhưng có dấu trái dấu với li độ x.

Fhp = ma =-mω2x = - k x = - m.ω2A2cos(ωt +φ) (N)

 Nhận xét: ▪ Lực kéo về của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ(cùng pha với gia tốc).

▪ Vecto lực kéo về đổi chiều khi vật qua VTCB O và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của gia tốc.

▪ Ở vị trí biên (xmax =±A )  |Fmax |= k|xmax |= mω2.A = kA . ▪ Ở vị trí CB O (xmin = 0 )  |Fmin| = k|xmin| =0 . 6. Đồ thị của dao động điều hòa :

- Giả sử vật dao động điều hòa có phương trình là: x = Acos(ωt + φ).

- Để đơn giản, ta chọn φ = 0, ta được: x = Acosωt .  v = x ' = - Aωsinωt = Aωcos(ωt + π/2)  a = - ω2x = - ω2Acosωt Một số giá trị đặc biệt của x, v, a như sau:

t 0 T/4 T/2 3T/4 T

x A 0 -A 0 A

v 0 -ωA 0 ωA 0

a - ω2A 0 ω2A 0 - …