Chuyên đề Con lắc lò xo

Tài liệu tóm tắt kiến thức và câu hỏi trắc nghiệm chuyên đề Vật lý để giúp giáo viên có hệ thống tư liệu giảng dạy và đồng thời giúp các em học sinh nắm vững các kiến thức, củng cố và nâng cao kỹ năng giải bài tập vật lý về chương dao động điều hòa nhanh và chính xác. Nội dung của chuyên đề tay bao gồm: kiến thức lý thuyết, các dạng bài tập và bài tập trắc nghiệm luyện tập.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuyên đề Con lắc lò xo BAITAP123.COM – CHUYÊN ĐỀ CON LẮC LÒ XO TÓM TẮT KIẾN THỨC VÀ CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHUYÊN ĐỂ VẬT LÝ(Để giúp giáo viên có hệ thống tư liệu giảng dạy và đồng thời giúp các em họcsinh nắm vững các kiến thức, củng cố và nâng cao kỹ năng giải bài tập vật lý vềchương dao động điều hòa nhanh và chính xác. Baitap123.com xin giới thiệuchuyên đề “Con lắc lò xo” được biên soạn bởi các thầy cô có kinh nghiệm lâunăm trong công tác dạy. Nội dung của chuyên đề tay bao gồm: kiến thức lý thuyết,các dạng bài tập và bài tập trắc nghiệm luyện tập. Mọi liên hệ xin gửi vềbaitap123@gmail.com ) CON LẮC LÒ XOChuyên đề này gồm có các vấn đề: cấu tạo của con lắc lò xo, phương trình dao động,chu kì và tần số, lực đàn hồi và lực kéo về, năng lượng, hệ lò xoA. LÍ THUYẾT1. Cấu tạo của con lắc lò xo- Cấu tạo: Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k khối lượng không đáng kể,một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m được đặt theo phươngngang hoặc treo thẳng đứng.- Bao gồm : Con lắc lò xo nằm ngang và con lắc lò xo thẳng đứng. Con lắc lò xo thẳng đứng Con lắc lò xo nằm ngang- Điều kiện: để vật dao động điều hoà là bỏ qua ma sát và nằm trong giới hạn đànhồi2. Phương trình dao động- Phương trình li độ: x  A sin(t   ) .- Phương trình vận tốc: v   A sin(t   ) 1 BAITAP123.COM – CHUYÊN ĐỀ CON LẮC LÒ XO- Phương trình gia tốc: a   2 A cos(t   )   2 xTrong đó :x(m, cm...) : là li độ của vật ; v(m/s,cm/s...) : vật tốc của vật ;a(m/s2, cm/s2) : gia tốc của vậtA(m, cm...) : là biên độ dao động (phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu) (rad / s) là tần số góc của dao động (rad) : pha ban đầu của dao động; (t   ) : pha dao động tại thời điểm t3. Chu kỳ và tần số - Công thức chung k 1 k m  ;f  ;T  2 m 2 m k Trong đó: k: độ cứng lò xo (N/m); m: khối lượng của vật (kg) T: chu kì (s); f: tần số( Hz);  : tần số góc (rad/s) (Chu kì của con lắc đơn chỉ phụ thuộc vào cấu tạo : khối lượng và độ cứng Không phụ thuộc vào cách treo, cách kích thích, gia tốc rơi tự do) - Khi con lắc nằm thẳng đứng: Vật ở VTCB (mg  k l0 ) : l0 1 g T  2 ;f  g 2 l0 + Khi con lắc nằm trên mặt phẳng nghiêng 1 góc  so với phương ngang: k l  mg sin  l0 1 g .sin  T  2 ;f  g .sin  2 l0 ( l0 :là độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng (m) )4. Lực đàn hồi và lực kéo vềa. Lực đàn hồi: * Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực đàn hồi và lực kéo về là một: Fdh  Fkv * Với con lắc lò xo thẳng đứng hoặc đặt trên mặt phẳng nghiêng: Fdh  k.l5. Năng lượng:a. Biểu thức: 2 BAITAP123.COM – CHUYÊN ĐỀ CON LẮC LÒ XO 1 1 1- Động năng: Wd  m.v 2  m 2 A2 sin 2 (t   )  kA2 sin 2 (t   ) 2 2 2 1 2 1 1- Thế năng: Wt  kx  m 2 A2 cos 2 (t   )  kA2 cos 2 (t   ) 2 2 2 1 1- Cơ năng: W  Wd  Wt  Wd max  Wt max  m 2 A2  kA2 2 2b. Nhận xét:- Trong quá trình dao động điều hòa của con lắc lò xo thì cơ năng không đổi và tỉlệ với bình phương biên độ dao động. Cơ năng của con lắc lò xo không phụ thuộcvào khối lượng vật.- Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát- Các vị trí (li độ) đặc biệt : v  0 khi x   A; v  vmax khi x = 0 ; Wt  Wd khi A x 2- Thế năng và động năng của vật biến thiên điều hoà với tần số góc   2 và chu Tkì T  2Chú ý: Mô tả sự biến thiên qua lại giữa động năng và thế năng, cơ năng- Khi đi từ vị trí biên vào vị trí cân bằng.động năng tăng, thế năng giảm, cơ năngkhông đổi không đổi- Tại vị trí cân bằng thì thế năng cực tiểu (bằng không), động năng cực đại (bằng cơnăng)- Tại vị trí biên động năng cực tiểu (bằng không), thế năng cực đại (bằng cơ năng)B. BÀI TẬP DẠNG 1: CHU KÌ VÀ TẦN SỐ 1. Công thức k 1 k m +Công thức chung   ;f  ;T  2 m 2 m k 3 BAITAP123.COM – CHUYÊN ĐỀ CON LẮC LÒ XO l0 + Lò xo thẳng đứng: T  2 hoặc   k  g g m l0 l0 + Lò xo nghiêng với phương ngang một góc  : T  2 g sin Ví dụ 1: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 200 g và lò xo có độ cứng là k =50 N/m .Lấy 2  10 . Chu kì dao động của con lắc lò xo làA. 0,4s. B. 0,04s. C. 4s. D. 2s. Hướng dẫnĐối với bài này cần phải chú ý đổi đơn vị của các đại lượng để tính toán ra đượcđáp án đúng nhất.Đổi m =200g =0,2kgChu kì dao động của con lắc lò xo: m 0,2 T  2  2  2 4.2 .104  2.2..102  0,4  s  k 50=> Đáp án AVí dụ 2: Một con ...