Giáo án Vật lí 12 - Tuần 2

Nội dung tài liệu: Giáo án Vật lí 12 - Tuần 2

1. Bài 2. CON LẮC LỊ XO I. Con lắc lị xo 1. Cấu tạo: Gồm lị xo cĩ độ cứng k (N/m), một đầu lị xo được giữ cố định, đầu cịn lại được gắn vào vật nhỏ khối lượng m (kg). 2. Đặc điểm chuyển động: Khi đưa vật ra khỏi VTCB rồi thả nhẹ, vật sẽ dao động qua lại quanh VTCB. II. Khảo sát dao động của con lắc lị xo về mặt động lực học (xem Hình 2.1 sgk) Kết luận: - Dao động của con lắc lị xo là dao động điều hồ. k - Tần số gĩc  (rad/s) m m - Chu kì T 2 k k - Tần số: f 2 . m - Lực kéo về: + biểu thức dạng đại số: F = -kx (độ lớn tỉ lệ với li độ) + lực kéo về luơn hướng về vị trí cân bằng (VTCB) và gây ra gia tốc cho vật. III. Khảo sát dao động của lị xo về mặt năng lượng 1 1. Động năng của con lắc lị xo: W mv2 đ 2 m (kg); v (m/s) Wđ (J) 1 2 2. Thế năng của con lắc lị xo: Wt kx 2 x (m); k (N/m); Wt (J) 3. Cơ năng của con lắc lị xo. Sự bảo tồn cơ năng a. Cơ năng của con lắc lị xo là tổng của động năng và thế năng của con lắc. 1 1 W mv2 kx2 (J) 2 2 b. Khi khơng cĩ ma sát, cơ năng bảo tồn: 1 1 k W k.A2 m. 2.A2 const (vì  → k  2 .m ) 2 2 m - Cơ năng của con lắc: + tỉ lệ với bình phương biên độ dao động. + luơn bảo tồn trong quá trình vật dao động (cĩ giá trị là một hằng số) Lưu ý: Trong quá trình dđđh của con lắc lị xo: + Nếu động năng tăng, thì thế năng giảm (và ngược lại) + Nếu động năng cực đại thì thế năng bằng 0 (và ngược lại) Câu hỏi củng cố: 1. Viết cơng thức chu kỳ, tần số và tần gĩc trong dao động điều hịa của con lắc lị xo? Nêu ý nghĩa và đơn vị của các đại lượng? 2. Viết cơng thức động năng, thế năng và cơ năng trong dao động điều hịa của con lắc lị xo? Nêu ý nghĩa và đơn vị của các đại lượng? 3. Trong quá trình dao động của con lắc lị xo, xác định ở vị trí: + Thế năng cực đại, thế năng bằng 0. + Động năng cực đại, động năng bằng 0.
2. - Câu hỏi trắc nghiệm: Câu 1. Con lắc lị xo gồm vật cĩ khối lượng m và lị xo cĩ độ cứng k, dao động điều hịa với chu kỳ: m k l g A. T 2 B. T 2 . C. T 2 . D. T 2 . k m g l Câu 2. Cơng thức nào sau đây được dùng để tính tần số dao động của con lắc lị xo ? 1 k 1 m 1 m k A. f . B. f . C. f . D. f 2 . 2 m 2 k k m Câu 3. Chu kỳ con lắc lị xo thay đổi thế nào nếu khối lượng quả cầu tăng lên 4 lần ? A. Tăng 4 lần B. Giảm 4 lần C. Tăng 2 lần D. Giảm 2 lần Câu 4. Đại lượng nào sau đây thay đổi trong quá trình dao động của con lắc lị xo A. pha ban đầu của dao động. B. li độ. C. tần số dao động. D. biên độ A. Câu 5. Một vật cĩ khối lượng 100g gắn vào một lị xo cĩ độ cứng k = 10N/m. Kích thích cho quả cầu dao động điều hịa với biên độ 4cm. Vận tốc cực đại của quả cầu là A. 0,4 cm/sB. 4 cm/sC. 40 cm/s D. 10 cm/s Câu 6. Một quả cầu cĩ khối lượng 100g, gắn vào lị xo cĩ độ cứng k = 10N/m. Kích thích cho quả cầu dao động điều hịa với biên độ 4cm. Cơ năng của con lắc cĩ độ lớn A. 80 (J) B. 0,8 (J). C. 8 (mJ) D. 0,8 (mJ) Bài 3. CON LẮC ĐƠN I. Thế nào là con lắc đơn 1. Cấu tạo: l (m) Gồm dây treo khơng dãn (khối lượng khơng đáng kể), một đầu cố định, đầu cịn lại mang vật nhỏ cĩ khối lượng m. m(kg) 2. Đặc điểm chuyển động: Kéo nhẹ vật, cho dây lệch khỏi VTCB (dây tre cĩ phương thẳng đứng) một gĩc nhỏ rồi thả nhẹ, con lắc sẽ dao động qua lại quanh VTCB. II. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt động lực học Khi dao động nhỏ (sin (rad)), con lắc đơn dao động điều hồ với: g - Tần số gĩc  (rad/s) l l - Chu kì: T 2 g 1 g - Tần số: f . 2 l Trong đĩ: g là gia tốc trọng trường (g = 9,8 hoặc g = 10 (m/s2)) III. Khảo sát dao động của con lắc đơn về mặt năng lượng Trong quá trình dao động của con lắc đơn luơn nếu động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại nhưng cơ năng được bảo tồn. IV. Ứng dụng: Xác định gia tốc rơi tự do 4 2l Đo gia tốc rơi tự do g T 2
3. * Câu hỏi củng cố: 1. Viết cơng thức chu kỳ, tần số và tần gĩc trong dao động điều hịa của con lắc đơn? Nêu ý nghĩa và đơn vị của các đại lượng? 2. Chu kỳ, tần số và tần gĩc trong dao động điều hịa của con lắc đơn phụ thuộc vào những đại lượng nào? * Câu hỏi trắc nghiệm Câu 1. Cơng thức tính chu kỳ dao động nhỏ của con lắc đơn dao động điều hịa là 1   1 g g A. T= B. T=2 C. T= D. T=2 2 g g 2   Câu 2. Cơng thức nào sau đây được dùng để tính tần số dao động của con lắc đơn. 1 g 1 l 1 g 1 l A. f . B. f . C. f . D. f . 2 l 2 g l g Câu 3. Chu kỳ dao động nhỏ của con lắc đơn phụ thuộc vào A. khối lượng của con lắc. B. chiều dài của con lắc. C. cách kích thích con lắc dao động. D. biên độ dao động cảu con lắc. Câu 4. Con lắc đơn dao động điều hồ, khi tăng chiều dài của con lắc lên 4 lần thì tần số dao động của con lắc A. Tăng lên 2 lần. B. Giảm đi 2 lần. C. Tăng lên 4 lần. D. Giảm đi 4 lần. Câu 5. Một con lắc đơn dao động với biên độ gĩc nhỏ, chu kỳ con lắc khơng thay đổi khi A. thay đổi chiều dài con lắc . B. thay đổi khối lượng con lắc C. thay đổi gia tốc trọng trường . D. tăng biên độ gĩc đến 300