Tài liệu ôn tập THPT quốc gia môn Vật lý lớp 12 năm 2020 - 2021 THPT chuyên Lý Tự Trọng chi tiết - Phần 1

TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÍ 12

GV: NGUYỄN ANH VĂN 1

CHỦ ĐỀ 1: DAO ĐỘNG CƠ

CHUYÊN ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 1. Dao động: Dao động là chuyển động lặp đi, lặp lại quanh một vị trí cân bằng. 2. Dao động tuần hoàn: Dao động tuần hoàn là dao động sau những khoảng thời gian bằng nhau trạng thái của vật được lặp lại như cũ (dao động có chu kì và tần số xác định). ● Chu kì T (s): + Là khoảng thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần. + Là khoảng thời gian ngắn nhất để vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. ● Tần số f (Hz):

+ Là số dao động vật thực hiện được trong một giây.

3. Dao động điều hòa: Dao động điều hòa là dao động mà li độ là hàm cosin hay sin theo thời gian.

● Phương trình li độ: x = Acos(ωt + φ)

+ x: li độ (cm) (vị trí của vật so với vị trí cân bằng). + A: Biên độ dao động (cm) (phụ thuộc vào cách kích thích dao động, A >0). + ω: tần số góc (rad/s), ω > 0 và không đổi trong quá trình dao động.

f 2 T 2     

+ φ: pha ban đầu, cho biết trạng thái ban đầu. + ωt + φ: pha dao động, cho biết trạng thái tại thời điểm t.

● Phương trình vận tốc: ' (t)

π v = x = -ωAsin(ωt + φ) = ωAcos(ωt +φ + ) 2

+ Tốc độ cực đại: max v = ωA khi vật qua vị trí cân bằng.

+ Tốc độ cực tiểu: min v = 0 khi vật ở vị trí biên.

+ Vận tốc cực đại: max v = +ωA khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương.

+ Vận tốc cực tiểu: min v = -ωA khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm.

● Phương trình gia tốc: '' ' 2 2 2 (t) (t) a = x = v = -ω Acos(ωt + φ) = ω Acos(ωt + φ + π) = -ω x

+ Độ lớn gia tốc cực đại:

2 max a = ω A khi vật ở vị trí biên.

+ Độ lớn gia tốc cực tiểu: min a = 0 khi vật qua vị trí cân bằng.

+ Giá trị gia tốc cực đại:

2 max a = +ω A khi vật ở vị trí biên âm.

+ Giá trị gia tốc cực tiểu:

2 min a = -ω A khi vật ở vị trí biên dương.

● Lực kéo về (lực hồi phục): 2 2 hp f = ma = -mω x = -mω Acos(ωt + φ)

+ Độ lớn lực kéo về cực đại:

2 kv max max f = mω A = m a khi vật ở vị trí biên.

+ Độ lớn lực kéo về cực tiểu: kv min f = 0 khi vật qua vị trí cân bằng.

+ Giá trị cực đại của lực kéo về: fkv(max) = +mω2A khi vật ở vị trí biên âm.

Δt T N  Với N là số dao động thực hiện trong thời gian Δt

1 N f = T Δt 

TÀI LIỆU ÔN THI THPT QG VẬT LÍ 12

GV: NGUYỄN ANH VĂN 2

+ Giá trị cực đại của lực kéo về: fkv(min) = -mω2A khi vật ở vị trí biên dương. ● Nhận xét: + Véctơ vận tốc cùng chiều chuyển động của vật. + Véctơ gia tốc, lực hồi phục có chiều luôn hướng về vị trí cân bằng. + Li độ, vận tốc, gia tốc và lực kéo về biến thiên điều hòa cùng chu kì, tần số và tần số góc. + Pha dao động: ● Các hệ thức độc lập:

+ Giữa x và v:

2 2 2 2 2 2 2 2 max

x v v 1 A x A v ω    

2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2 1

2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 1

v - v x - x ω T 2π x - x v - v

x .v - x .v A v - v



     

  

+ Giữa a và v:

2 2 2 2 2 2 2 4 2 max max

v a a v 1 A v a ω ω     

2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 1 1 2

a -a v - v ω = T 2π v - v a -a  

+ Giữa fhp và v:

2 2 2 2 hp hp 2 2 2 2 2 4 max hp(max)

f f v v + =1 A v f ω m ω   

II. CÁC DẠNG TOÁN

Dạng 1. Tìm các đại lượng A, ω, φ từ phương trình dao động đã cho.

A. Phương pháp: - Để xác định các đại lượng A, ω, φ từ phương trình đã cho ta phải xem phương trình đề bài cho đúng dạng chuẩn hay chưa. + Dạng chuẩn: x = Acos(ωt + φ) + Chưa đúng dạng chuẩn: x = -Acos(ωt +φ); x = Acos(-ωt + φ); x = Asin(ωt + φ) . Nếu chưa đúng dạng chuẩn ta phải đưa về dạng chuẩn để xác định φ chính xác bằng các công thức lượng giác: - Phương trình dao động đặc biệt: x = a ± Acos(ωt + φ)

+ Biên độ: A + Tần số góc: ω + Tọa độ tại vị trí cân bằng: x = a + Tọa độ tại vị trí biên dương: x = a + A + Tọa độ tại vị trí biên âm: x = a - A

x

v

a fkv

● -cos(α) = cos(α + π) ● π cos(α) +sin(α) = 2cos(α - ) 4

● cos(-α) = cos(α) ● π cos(α) -sin(α) = 2cos(α + ) 4

● π sin(α) = cos(α - ) 2 ● π sin(α) = cos(α + ) 2 

● 2 1 cos2 cos (α) = 2 2  