Giáo án Ôn tập vật lý 12 - Chương I Dao động cơ học

1

k m N



P



F



v = 0

k F = 0 m N



P



k

m N



P



F

 v

O A A x

CHƯƠNG I DAO ĐỘNG CƠ HỌC 1.Các định nghĩa về dao động cơ

Dao động cơ họC.

-Dao động cơ học là sự chuyển động của một vật quanh một vị trí xác định gọi là vị trí cân bằng. Dao động tuần hoàn

-Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái của vật được lặp lại như cũ, theo hướng cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định (Chu kì dao động) Dao động điều hòa

-Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được biểu thị bằng hàm cos hay sin theo thời gian. 2.Phương trình dao động điều hòa

Phương trình li độ

-Phương trình

Với: +x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng. (cm) cos( )( ) x A t cm     +A: Biên độ dao động hay li độ cực đại (cm)+ : tần số góc của dao động (rad/s)  + : pha ban đầu của dao động (t=0)+ : pha dao động tại thời điểm t. (rad)  ( ) t    Phương trình vận tốc

-Phương trình => Vận tốc nhanh pha hơn li độ góc ' sin( ) cos( )( ) 2 v x A t A t cm              2 

Phương trình gia tốc- Phương trình 2 2 ' '' cos( ) cos( )( ) a v x A t A t cm              

=> Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc , nhanh pha hơn li độ góc 2  

3.Các đại lượng trong dao động cơ

Chu kì dao động T(s) - Là khoảng thời gian ngắn nhất để vật thực hiện được một dao động toàn phần

Tần số dao động f(Hz)- Là số lần dao động trong một đơn vị thời gian 1 f T 

Mối quan hệ giữa chu kì, tần số và tần số góc-Biểu thức 2 2 f T

    

4.Năng lượng trong dao động cơ - Cơ năng = Động năng + Thế năng W = Wđ + Wt

Động năng Wđ

2 2 2 2 2 2 1 1 1 . . sin ( ) sin ( ) 2 2 2 m v m A t kA t          

Thế năng Wt

2 2 2 1 1 . cos ( ) 2 2 k x kA t     

Định luật bảo toàn cơ năng W = Wđ + Wt = = Wđmax = Wtmax = const 2 2 2 1 1 . . . 2 2 k A m A  

5.Con lắc lò xo

Cấu tạo

-Con lắc lò xo gồm một là xo có độ cứng k(N/m) có khối lượng không đáng kể, một đầu cố định, đầu còn lại gắng vào vật có khối lượng m. Phương trình dao động của con lắc lò xo

 Phương trình li độ -Phương trình cos( )( ) x A t cm     Với: +x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng. (cm) +A: Biên độ dao động hay li độ cực đại (cm) + : tần số góc của dao động (rad/s)  + : pha ban đầu của dao động (t=0)  + : pha dao động tại thời điểm t. (rad) ( ) t     Phương trình vận tốc

-Phương trình ' sin( ) cos( )( ) 2 v x A t A t cm             

=> Vận tốc nhanh pha hơn li độ góc 2



 Phương trình gia tố- Phương trình 2 2 ' '' cos( ) cos( )( ) a v x A t A t cm              

ThuVienDeThi.com

2

- xmax = A - amax = 2A  - vmin = 0

- Wđ = 2 1 . 0 2 m v 

- Wtmax = 2 2 1 1 2 2 kx kA 

- W = Wđ + Wt = Wtmax - Fđhmax = k.xmax = k.A - Chuyển động đổi chiều tại biên dao động.

- xmin = 0 - vmax = .A  - amin = 0

- Wđmax = 2 2 max 1 1 . 2 2 m v kA 

- Wtmin = 2 1 0 2 kx 

- W = Wđ + Wt = Wđmax - Fđhmin = k.xmin = 0 - Lực đàn hồi và gia tốc đổi chiều tại vị trí cân bằng

-A x<0,a>0 VTCB +A x>0,a<0

Sơ đồ tóm lược dao động cơ

=> Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc , nhanh pha hơn li độ góc 2  

 Tần số góc -Tần số góc của con lắc lò xo (rad/s) k m 

 Chu kì -Chu kì của con lắc 1 2 2 m T f k      

 Tần số -Tần số dao động của con lắc lò xo 1 1 2 2

k f T m 

    

6.Con lắc đơn

Cấu tạo

-Gồm một sợi dây không giãn có độ dài l, khối lượng không đáng kể, một đầu cố định, đầu còn lại được gắng vào một vật có khối lượng m. Con lắc dao động với biên độ góc nhỏ ( ) 0 10  Phương trình dao động

 Lực kéo về với li độ góc nhỏ.

sin t

s P mg mg mg l     

 Phương trình dao động 0 cos( )( ) s S t cm    

 Tần số góc (rad/s) g

l 

 Tần số dao động 1 1 2 2

g f T l 

    

 Chu kì dao độn 1 2 2 l T f g      

Năng lượng của con lắc đơn

 Động năng của con lắc Wđ = 2 1 . 2 m v

 Thế năng của con lắc (Chọn gốc thế năng tại VTCB và con lắc có li độ góc )  (1 cos ) t W mgl   

 Cơ năng của con lắc W = + = const 2 1 . 2 m v (1 cos …