Phương pháp giải bài tập Vật lý trong kì thi THPT Quốc gia - Chủ đề 1 Đại cương dao động điều hòa

Trang 1

 

 

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1. Chu kì, tần số, tần số góc:

; (t là thời gian để vật thực hiện n dao động)

2. Dao động

A. Dao động cơ: Chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là vị trí cân bằng.

B. Dao động tuần hoàn: Sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ.

C. Dao động điều hòa: là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) theo thời gian.

3. Phương trình dao động điều hòa (li độ):

+ x: Li độ, đo bằng đơn vị độ dài cm hoặc m

+ A  xmax : Biên độ (luôn có giá trị dương)

+ Quỹ đạo dao động là một đoạn thẳng dài L = 2A.

+ rad / s : tần số góc; rad : pha ban đầu; t   : pha của dao động

+ xmax  A, x min  0

4. Phương trình vận tốc:

+ v luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v  0 , theo chiều âm thì v  0 ).

+ v luôn sớm pha

so với x. 2

Tốc độ: là độ lớn của vận tốc v  v

+ Tốc độ cực đại

+ Tốc độ cực tiểu

v  A khi vật ở vị trí cân bằng x  0 . max

v  0 khi vật ở vị trí biên x  A . min

5. Phương trình gia tốc

a  v  2Acost    2x

+ a có độ lớn tỉ lệ với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng.

 + a luôn sớm pha

2

so với v; a và x luôn ngược pha.

+ Vật ở VTCB: x  0; v  A.; a  0 max min

+ Vật ở biên: x  A; v  0; v  A

2

min max

6. Hợp lực tác dụng lên vật (lực hồi phục)

+ F có độ lớn tỉ lệ với li độ và luôn hướng về vị trí cân bằng.

+ Dao động cơ đổi chiều khi hợp lực đạt giá trị cực đại.

x  A.cost  

v  x  Asint  

  2f 2

T T t

n

DeThi.edu.vn

Trang 2

2 1 v 2  v 2 x

2  x 2 1 2

x 2  v1 

2

1    

hp max + F  kA  m

2A : tại vị trí biên.

+ Fhp min  0 : tại vị trí cân bằng.

7. Các hệ thức độc lập

2 2 2 a) x    v   1  A

2  x

2   v   a   A         

a) đồ thị của (v, x) là đường elip

b)a  2x b) đồ thị của (a, x) là đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ

2 2 2 2 c) a    v   1  A 2  a  v  A2   A  4 2    

c) đồ thị của (a, v) là đường eỉip

d)F  k.x d) đồ thị của (F, x) là đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ

2 2 2 2 e) F    v   1  A 2  F  v     2 4 2  kA   A  m  

e) đồ thị của (F, v) là đường elip

Chú ý:

 Với hai thời điểm t1, t2 vật có các cặp giá trịx1, v1 và x2 , v2 thì ta có hệ thức tính A & T như sau:

 x   v   x   v  x

2  x

2 v

2  v

2    T  2



1   

1  

2  

2  1 2  2 1   A   A   A   A  A2 A22

A  

 Sự đổi chiều các đại lượng:

 Các vectơ a, F đổi chiều khi qua VTCB.

 Vectơ v đổi chiều khi qua vị trí biên.

 Khi đi từ vị trí cân bằng O ra vị trí biên:

 Nếu a↑↓v  chuyển động chậm dần.

 Vận tốc giảm, ly độ tăng  động năng giảm, thế năng tăng  độ lớn gia tốc, lực kéo về tăng.

 Khi đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng O

 Nếu a↑↑v  chuyển động nhanh dần.

 Vận tốc tăng, ly độ giảm  động năng tăng, thế năng giảm  độ lớn gia tốc, lực kéo về giảm.

 Ở đây không thể nói là vật dao động nhanh dần “đều” hay chậm dần “đều” vì dao động là loại chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hòa chứ không phải gia tốc a là hằng số.

CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH

Ví dụ 1: Một vật dao động với phương trình x  5cos 4t   cm. Tại thời điểm t = ls hãy xác định li  6    độ của dao động.

1 2 x

2  x 2

v2 1 2 v 2

1 2 2 1 x

2v

2  x 2v 2 v2 1 2 v 2

2 2 2 2

DeThi.edu.vn