Ài giảng Vật lí Lớp 11 - Tiết 3: Bài tập dao động cơ điều hòa - Võ Văn Ngọc

Nội dung text: Ài giảng Vật lí Lớp 11 - Tiết 3: Bài tập dao động cơ điều hòa - Võ Văn Ngọc

1. TIẾT 3: BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA NỘI DUNG BÀI HỌC I. BÀI TẬP TỰ LUẬN(2 BÀI). II. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM. Giáo viên: Võ Văn Ngọc – Gia Lai
2. KIẾN THỨC CẦN NHỚ 1. PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: x=+ Acos( t ) 2. CHU KÌ. TẦN SỐ. TẦN SỐ GÓC DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: 12 1  2 T == f ==  ==2 f f  T 2 T 3. VẬN TỐC VÀ GIA TỐC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA: Vận tốc: v = x’ = - Asin( t + ) =  Acos ( t + + π/2) Gia tốc: a = x’’ = - ω2A cos( t + ) = - 2x. 4. Hệ thức độc lập với thời gian: 2 22 v 2 va Hệ thức 1: Ax22=+ Hệ thức 2: A =+ 2 24
3. BÀI TẬP TỰ LUẬN Bài 1: Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ A = 10 cm, chu kì T = 0,5 s. Hãy viết phương trình dao động của vật trong các trường hợp sau: a) Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. b) Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí x = 5 cm theo chiều dương. c) Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí x = -5 cm theo chiều âm.
4. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 1 a) Viết phương trình dao động của vật. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằngCần xáctheođịnh chiều: A; dương. ; - Phương trình có dạng: x=+ Acos( t ) 2 - Ta có: A = 10 cm;  ==4 (rad / s ). T x=+ Acos( t ) xA==cos 0 - Với: Khi t = 0: vt= −Asin(  + ) v = − Asin 0 cos = 0 = − sin 0 2 - Phương trình: x=−10cos(4 t )( cm ) 2 (Học sinh tự giải câu b; câu c).
5. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 1 b) Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí x = 5 cm theo chiều dương. 1 x ==10cos 5 cos = - Khi t = 0: 2 = − v = − Asin 0 sin 0 3 - Phương trình: x=−10cos(4 t )( cm ) 3 - Chú ý: Nếu đi theo chiều âm: O .5 x −10 10 Nếu Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí x = 5 cm theo chiều âm thì sao? - Phương trình: x=+10cos(4 t )( cm ) 3
6. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 1 c) Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí x = -5 cm theo chiều âm. 1 x =10cos = − 5 cos =− 2 - Khi t = 0: 2 = v = − Asin 0 sin 0 3 2 - Phương trình: x=+10cos(4 t )( cm ) 3
7. BÀI TẬP TỰ LUẬN Bài 2: Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ A = 8 cm, tần số f = 0,5 Hz. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí x = - 4 cm theo chiều dương. a) Viết phương trình dao động của vật. b) Tính tốc độ của vật khi vật có li độ x = 5 cm. c) Xác định thời điểm đầu tiên vận tốc của vật triệt tiêu. Tính tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian đó. d) Xác định thời điểm vật đến vị trí cân bằng lần thứ 3 kể từ thời điểm t = 0. Tính tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian đó.
8. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 2 a) Viết phương trình dao động của vật. - Ta có: A = 8 cm; ==2 f ( rad / s ). 1 x =8cos = − 4 cos =− - Khi t = 0: 2 2 v = − Asin 0 = − sin 0 3 2 - Phương trình: x=−8cos( t )( cm ) 3 b) Tính tốc độ của vật khi vật có li độ x = 5 cm. v2 - Áp dụng hệ thức độc lập: Ax22=+ 2 v = A22 − x =64 − 25 = 19,62 cm/ s.
9. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 2 c) Xác định thời điểm đầu tiên vận tốc của vật triệt tiêu. Tính tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian đó. x=−4 cm - Khi t = 0: v 0 - Vận tốc của vật triệt tiêu khi vật đến vị trí biên. Khi vật đến vị trí nào thì vận - Vận tốc triệt tiêu lần thứ nhất ứng với góc quay: tốc của vật triệt2 tiêu? = + = 6 2 3 −4 22 x - Ta có: ts= = = −8 O 8 33 • Tính tốc độ trung bình của vật: Hãy nêu công thức tính tốc độ - Quãng đường đi được của vật trong thời gian t: trung bình trong thời gian t? S S = 4 + 8 = 12 cm. TĐTB: v==18 cm / s tb t
10. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 2 d) Xác định thời điểm vật đến vị trí cân bằng lần thứ 3 kể từ thời điểm t = 0. Tính tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian đó. x=−4 cm - Khi t = 0: v 0 - Vật đến vtcb lần thứ nhất ứng −4 x −8 O 8 với góc quay = 6 Thời điểm vật qua vtcb lần thứ nhất: Hãy quan sát vậtT dịch Hãyt quan= =sát =vật dịch chuyển1 đếnvị6trí 12cân bằng - Khoảng thờilầnlầngianthứthứnhấtkể3.từ . thời điểm lần thứ nhất đến lần thứ 3 là một chu kì. 13T - Vậy: thời điểm vật qua vtcb lần thứ 3: t= t + T = 2,17 s 1 12
11. BÀI TẬP DAO ĐỘNG CƠ ĐIỀU HÒA Hướng dẫn: Bài 2 d) Tính tốc độ trung bình. - Quãng đường đi được của vật: S = 4 + 4A = 36 cm. S TĐTB: v==16,59 cm / s tb t Tổng quát: Thời điểm vật qua vtcb lần thứ n. n −1 • Nếu n là số lẻ: t=+ t1 T 2 (t1 là thời điểm vật đến vtcb lần thứ nhất). n − 2 • Nếu n là số chẵn: t=+ t2 T 2 (t2 là thời điểm vật đến vtcb lần thứ 2).
12. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: Trong dao động điều hòa, vận tốc biến đổi A. cùng pha với li độ. B. ngược pha với li độ. C. sớm pha so với li độ. D. trễ pha so với li độ. 2 Câu 2:Trong dao động điều hòa, gia tốc biến đổi A. cùng pha với vận tốc. B. ngược pha với vận tốc. C. trễ pha so với vận tốc. D. sớm pha so với vận tốc. Câu 3: Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm, tần số f = 0,5 Hz. Tốc độ trung bình của chất điểm trong một chu kì là A. 20 cm/s. B. 10 cm/s. C. 2,5 cm/s. D. 25 cm/s.
13. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 4: Một vật nhỏ dao động điều hòa theo trục Ox với chu kì T = 0,5 s; biên độ A = 2 cm. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí có li độ x = − 2 cm theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là 3 A. x=+2cos(4 t) cm. B. x=+2cos(4 t ) cm. 4 4 3 C. x=+2cos(4 t) cm. D. x=−2cos(4 t ) cm . 3 4 Câu 5: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình: 2 xt=+6cos 23 Trong đó x tính bằng cm; t tính bằng s. Tính từ thời điểm t = 0, chất điểm đạt tốc độ cực đại lần thứ nhất tại thời điểm 5 2 4 7 A. s. B. s. C. s. D. s. 3 3 3 5
14. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Hướng dẫn câu 5: M - Khi t = 0: x=−3 cm v 0 P −3 x −6 O 6 - Tốc độ cực đại lần thứ nhất khi vật đến vtcb lần thứ nhất. - Ứng với góc quay chắn bởi cung MPN Hãy quan sát vật dịch N chuyển5 đến vị5 trí cân bằng = ts = = . 6 lầnthứ3 nhất.
15. BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT TRÂN TRỌNG CẢM ƠN CÁC EM Chào tạm biệt ! Best wishes for you! CHÚC CÁC EM HỌC TỐT