Giáo án ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý - Ca 8 Phương trình của con lắc lò xo - Năm học 2019-2020

GIÁO ÁN ÔN THI THPTQG 2019-2020

1

Ngày soạn: 22/09/2019 Ngày dạy: 25/09/2019 lớp 12A1

CA 8: PHƯƠNG TRÌNH CỦA CON LẮC LÒ XO I. MỤC TIÊU

- Củng cố kiến thức về con lắc lò xo, về chu kì con lắc lò xo trong các trường hợp dao động, về phương trình của CLLX. - Rèn kĩ năng giải bài tập liên quan, bài tập tổng hợp II. NỘI DUNG PHẦN 1: TÓM TẮT KIẾN THỨC 1.Mô tả: Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m được đặt theo phương ngang hoặc treo thẳng đứng.

2.Phương trình dao động: x = Acos(t + ); với:  = ;

* Chọn hệ quy chiếu : - Trục Ox ……… - Gốc tọa độ tại VTCB - Chiều dương ……….- Gốc thời gian ………

* Phương trình dao động có dạng : x  Acos(t + φ) cm

* Phương trình vận tốc : v  -Asin(t + φ) cm/s

* Phương trình gia tốc : a  -2Acos(t + φ) cm/s2 1 – Tìm  * Đề cho : T, f, k, m, g, l0

-   2πf  , với T  , N – Tổng số dao động trong thời gian Δt

Nếu là con lắc lò xo : nằm ngang treo thẳng đứng

  , (k : N/m ; m : kg)   , khi cho l0 

 .

Đề cho x, v, a, A :     

2 – Tìm A

* Đề cho : cho x ứng với v  A =

- Nếu v  0 (buông nhẹ)  A  x

- Nếu v  vmax  x  0  A 

* Đề cho : amax  A  * Đề cho : chiều dài quĩ đạo CD  A = .

* Đề cho : lực Fmax  kA.  A = . * Đề cho : lmax và lmin của lò xo A = .

* Đề cho : W hoặc hoặc A = .Với W  Wđmax  Wtmax  .

m

k

2

T

 t N 

k m 0

g

l

mg

k

2 g 

2 2 v

A x 

a x

max a

A

max v

A

2 2 v x ( ) .  

max v



max

2 a



CD

2

max F

k

max min l l 2 

dmax W tmax W 2W

k

2 1 kA 2

DeThi.edu.vn

GIÁO ÁN ÔN THI THPTQG 2019-2020

2

* Đề cho : lCB,lmax hoặc lCB, lmim A = lmax – lCB hoặc A = lCB – lmin. 3 - Tìm  (thường lấy – π < φ ≤ π) : Dựa vào điều kiện ban đầu

* Nếu t  0 :

- x  x0 , v  v0    φ  ?

- v  v0 ; a  a0  tanφ    φ  ?

- x0  0, v  v0 (vật qua VTCB)  

- x  x0, v  0 (vật qua VT biên )  

* Nếu t  t1 :  φ  ? hoặc  φ  ?

Lưu ý :– Vật đi theo chiều dương thì v > 0  sinφ < 0; đi theo chiều âm thì v < 0 sin > 0.

– Trước khi tính φ cần xác định rõ φ thuộc góc phần tư thứ mấy của đường tròn lượng giác PHẦN 2: NỘI DUNG BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k và một vật nhỏ có khối lượng m = 100 g, được treo thẳng đứng vào một giá cố định. Tại vị trí cân bằng O của vật, lò xo giãn 2,5 cm. Kéo vật dọc theo trục của lò xo xuống dưới cách O một đoạn 2 cm rồi truyền cho nó vận tốc 40 cm/s theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới. Chọn trục toạ độ Ox theo phương thẳng đứng, gốc tại O, chiều dương hướng lên trên; gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Lấy g = 10 m/s2. Phương trình dao động của vật nặng.

A. cm. B. cm.

C. cm. D. cm.

Hướng dẫn giải:

Ta có:  = = 20 rad/s.

Biên độ dao động:

Pha ban đầu của dao động:

Vậy phương trình dao động của vật: cm.

Bài 2: Một con lắc lò xo dao động điều hòa trên trục Ox nằm ngang. Trong quá trình dao động, chiều dài lớn nhất và nhỏ nhất của lò xo là 90 cm và 80 cm. Gia tốc a (m/s2) và li độ x (m) của con lắc tại cùng một thời điểm liên hệ với nhau qua hệ thức x = - 0,025a. Tại thời điểm t = 0,25 s vật ở li độ x = - 2,5 cm và đang chuyển động theo chiều dương, lấy 2 =10 phương trình dao động của con lắc là

A. x = 5 cos(2πt - ) (cm). B. x = 5cos(πt - ) (cm).

0

0

x Acos

v A sin

      

0

0

x cos A

v sin A

       

2 0

0

a A cos

v A sin

      

0

0

v a

0

0 Acos

v A sin

      

0

cos 0

v A 0 sin

       

0

2 v A / /

       

0 x Acos

0 A sin

     

0 x A 0 cos sin 0

        

o

0; A /x /      

1 1

1 1

x Acos( t )

v A sin( t )

        

2 1 1

1 1

a A cos( t )

v A sin( t )

      

3

2π x 4cos 20t 3        

π x 4cos 20t 3         π x 4cos 20t 3        

2π x 4cos 20t 3        

g 10 0,025 l  

  

2 2

2 2 0 0 2 2 40 3 v A x 2 4 cm ω 20     

x …