Học tốt Vật lí 12, Bài 2: Con lắc lò xo

Thứ ba - 06/08/2019 09:50
Hệ thống kiến thức lí thuyết cơ bản cần nhớ, hướng dẫn trả lời câu hỏi sách giáo khoa và giải bài tập Vật lí 12, Bài 2: Con lắc lò xo
A. Kiến thức cơ bản
1. Con lắc lò xo
Con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng m gắn vào đầu của một lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể; đầu kia của lò xo được giữ cố định. Vật m có thể trượt trên một mặt phẳng nằm ngang không có ma sát.

2. Con lắc lò xo là một hệ dao động điều hòa

3. Lực kéo về
Lực kéo về luôn luôn hướng về vị trí cân bằng, tác dụng vào vật gây ra gia tốc làm cho vật dao động điều hòa, có biểu thức là F = -kx.
Trong đó:
x: là li độ của vật m.
k: là độ cứng của lò xo, có đơn vị là Niutơn trên mét (N / m).
Dấu trừ (-) chỉ rằng lực  có hướng ngược với biến dạng của lò xo, nghĩa là  luôn luôn hướng về vị trí cân bằng.

4. Chu kì - tần số - tần số góc của con lắc lò xo
a. Chu kì T = 
m: khối lượng quả nặng (kg)    '
k: là độ cứng của lò xo, có đơn vị là Niutơn trên mét (N/m).
T: là chu kì, có đơn vị là giây (s)
b. Tần số f (Hz) f =  =
c. Tần số góc ω (rad/s) ω =

5. Động năng - Thế năng - Cơ năng của con lắc lò xo
a. Động năng: Wđ =  mv2 =  mA2ω2sin2(ωt + φ)
wđ: Động năng của con lắc lò xo (J)
m: khối lượng của vật (kg)
v: vận tốc của vật (m/s)
b. Thế năng: Chọn gốc thế năng đàn hồi tại vị trí cân bằng của vật.
Wt =  kx=  kA2cos2(ωt + φ)
c. Cơ năng: Bằng tổng động năng và thế năng
W = Wđ + Wt
W=  mv2+  kx2 hay W =  kA2 2A2 = hằng số.
Nhận xét:
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động.
Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn.

B. TRẢ LỜI CÂU HỎI C1, C2 SGK VẬT LÝ 11 BÀI 31
C1. Chứng minh rằng mk có đơn vị giây.
Trả lời:
Từ công thức định luật II Niu-tơn, ta có:
F = ma => 1N = 1kg.1 => = 1.
Đơn vị của k là (N/m), đơn vị của m là (kg) =>  có đơn vị là s2
Suy ra: có đơn vị giây (s)

C2. Hãy cho biết một cách định tính, thế năng và động năng của con lắc thay đổi thế nào khi nó đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng và từ vị trí cân bằng đến vị trí biên.
Trả lời:
Con lắc đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng: giá trị x giảm dần => thế năng Et giảm dần => động năng Ed tăng dần => giá trị v tăng dần
Tại vị trí cân bằng O: giá trị x = 0 => thế năng Et = 0 => động năng cực đại Eđmax => vận tốc có giá trị cực đại.
Con lắc đi từ vị trí cân bằng đến biên: giá trị x tăng dần => thế năng Et tăng dần => động năng Eđ giảm dần => giá trị v giảm dần
Tại biên: giá trị xmax = A
=> thế năng cực đại Etmax => động năng bằng 0 => vận tốc bằng 0.

C. TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 12 BÀI 2 TRANG 13
1. Khảo sát dao động của con lắc lò xo nằm ngang. Tìm công thức của lực kéo về.
Trả lời:
Xét con lắc lò xo như hình vẽ.
hoc tot vat ly 12 bai 2 cau 1

Chọn hệ trục tọa độ có Ox có gốc tọa độ O trùng với vị trí cân bằng, chiều dương là chiều quy ước (như hình vẽ).
Từ vị trí cân bằng O kéo vật m cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, vật sẽ dao động trên một đường thẳng quanh vị trí cân bằng.
Tại vị trí cân bằng:  +  = 0                            (1)
Tại vị trí có li độ x bất kì:  +  + đh = m       (2)
Chiếu phương trình (2) lên trục Ox
Fđh= ma với a = -ω2x => Fđh= -mω2x  (lưu ý k = mω2) => Fđh = -kx suy ra lực kéo về F= -kx.

2. Nêu công thức tính chu kì của con lắc lò xo.
Trả lời:
Công thức chu kì con lắc lò xo T = 2π
m: khối lượng quả nặng (kg)
k: là độ cứng của lò xo, có đơn vị là Niutơn trên mét (N/m).
T: là chu kì, có đơn vị là giây (s)

3. Viết công thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo.
Khi con lắc lò xo dao động điều hoà thì động năng và thế năng của con lắc biến đổi qua lại như thế nào?
Trả lời:
* Động năng: Wđ = mv2 = mA2ω2sin2(ωt + φ)
wđ: Động năng của con lắc lò xo (J)
m: khối lượng của vật (kg)
v: vận tốc của vật (m/s)

* Thế năng: Chọn gốc thế năng đàn hồi tại vị trí cân bằng của vật.
Wt = kx2
Wt: thế năng đàn hồi (J)
k: độ cứng lò xo (N/m)
x: li độ (m)

* Cơ năng: Bằng tổng động năng và thế năng
W= mv2+ kx2 hay W = kA22A2 = hằng số.
Khi con lắc dao động điều hòa, động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại, động năng giảm thì thế năng tăng.

4. Chọn đáp án đúng.
Công thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo là:
A.T = 2π
B. T =
C. T =
D. T = 2π
Trả lời:
Đáp án: D

5. Một con lắc lò xo dao dộng điều hoà. Lò xo có độ cứng k = 40 N/ m. Khi vật m của con lắc đi qua vị trí có li độ x = -2cm thì thế năng của con lắc là bao nhiêu?
A. - 0.016J.
B. - 0.008J.
C. 0,016J.  
D. 0,008J.
Trả lời:
Đáp án: D
Thế năng: Wt= kx2=  40(-0,02)2=> Wt= 0,008 J

6. Một con lắc lò xo gồm một khối lượng m = 0,4kg và một lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Con lắc dao dộng điều hoà với biên độ bằng 0,1m. Hỏi tốc độ của con lắc khi qua vị trí cân bằng?
A. 0 m/s.    
B. 1,4 m/s. 
C. 2,0 m/s. 
D. 3,4 m/s.
Trả lời:
Đáp án: B
Giải:
Tốc độ của con lắc khi qua vị trí cân bằng là cực đại:
Ta có: vmax= ωA với ω => ω =  = 10 (rad/s)
vmax= 10.0,1 = 1,4 m/s
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.

  Ý kiến bạn đọc

THÀNH VIÊN

Hãy đăng nhập thành viên để trải nghiệm đầy đủ các tiện ích trên site
Kênh Bóng đá trực tiếp hôm nay miễn phí
Kênh
90Phut TV full HD ⇔ 32win
69VN ⇔ 78 WIN ⇔ F168 ⇔ 123b

Vmax ⇔ 78Win ⇔ https://xn88.bio/
789f ⇔ SHBET ⇔ nh88 ⇔ x88 ⇔ 789f
fo88vic88 ⇔ x88 ⇔ win678 ⇔ 69vn
BL555 ⇔ Kkwin ⇔ KJC ⇔ Link MB66
mv66af88 ⇔ 8x bet ⇔ iWinClub
789BET ⇔  ⇔ BL555 ⇔ 58WIN
OKFUN ⇔ 789F ⇔ MB66 ⇔ 8xbet
https://789betcom0.com/ ⇔ https://hi88.baby/
UU88 ⇔ 86bet ⇔ win678 ⇔ SHBET
zo88 ⇔ ev99 ⇔ 888b ⇔ go88 ⇔ kèo nhà cái
Kubet11 ⇔ topbet ⇔ v8club ⇔ tv88 ⇔ 77win
MB66 ⇔ u888 ⇔ FO88 ⇔ Sanclub
188v ⇔ f168 ⇔ QQ88 ⇔ bk8 ⇔ bk8
789club ⇔ iwinclub ⇔ Subnhanh ⇔ Bluphim
vua88 ⇔ Nettruyenviet ⇔ P3 ⇔ 8s
vn23 ⇔  ⇔ kubet ⇔ 888new
NOHU ⇔ hi88 ⇔ https://fun88.social/
88clb ⇔  ⇔ https://vnalo789c.com/
https://qq88.fun/ ⇔ f168 ⇔ 888New ⇔ QQ88
daga ⇔ SHBET ⇔ keo nha cai ⇔ bl-555.site
https://bshbet.com/ ⇔ https://uk88.rocks
BJ88 ⇔ 789f ⇔ mm88 ⇔ RR88 ⇔ 78WIN
https://nohu90.ad/ ⇔ https://hello8880.net/
tv88hi88 ⇔ f168 ⇔ uu88 ⇔ 33win
NOHU ⇔ hi88com ⇔ 32win ⇔ Kuwin
ek333 ⇔ xoso66 ⇔ nổ hũ ⇔ SUN WIN
Fun88 ⇔ https://f168.com.co/ ⇔ 28Bet
NOHU ⇔ KINGFUN ⇔ https://789club24.com/
https://98winlive.com/ ⇔ https://789win.voyage/
https://bet88yk.com/ ⇔ https://alo789apk.app/
https://33win100.com/ ⇔ Cổng game rikvip
69vn ⇔ vn88 ⇔ https://king88com.uk.net/
https://j88usd.com/ ⇔ https://okwin.technology/
game bài đổi thưởng ⇔ https://hello880.net/
https://789club60.com/ ⇔ 
23win ⇔ 6ff ⇔ f168 ⇔ nohu90 ⇔ onbet
nhatvip ⇔ https://789club24.com/ ⇔ 789 bet
win68 ⇔ 8xbet ⇔ go99 ⇔ 78win ⇔ 
XX88 ⇔  ⇔ QQ88 ⇔ topbet
Uu88 ⇔  ⇔ 78win ⇔ lương sơn tv
https://33win101.com/ ⇔ oxbet ⇔ Min88
78win ⇔ https://shbet.gg/ ⇔ XX88
daga ⇔ SV388 ⇔ 77ball ⇔ ee88 ⇔ 
SHBET ⇔ Kkwin ⇔  ⇔ Hay 88
https://shbet.solar/ ⇔ https://58winbank.com/
 ⇔ 77BET ⇔ 12BET
vmaxVMAX ⇔ ok9 football ⇔ K8CC
nhà cái uy tín ⇔ https://hi88.gives/
https://qq88.co.com/ ⇔ https://f168.law/
game bài đổi thưởng ⇔ alo88 ⇔ vwin ⇔ sut88
https://mm88login.com/ ⇔ 79king
ww88 ⇔  ⇔ https://13win.vegas/
game bài đổi thưởng ⇔ https://hi88.uno/
https://58win1.info/ ⇔ j88 ⇔ j88 ⇔ 69vn
bl555.com ⇔ 78 win ⇔ 789f ⇔ go 88
MM88 ⇔ Nh88 ⇔ 73bet ⇔ S666
11uu ⇔ 123B ⇔ 78win ⇔ 888win
https://xx88.ink/ ⇔ mv88 ⇔ YO88 ⇔ QQ88
789win ⇔ Bet88 ⇔ Vmax ⇔ Sun Win
tỷ lệ kèo nhà cái hôm nay ⇔ BIN88
https://j88.ventures/ ⇔ https://qq88.studio/
https://nh8811.com/ ⇔ Leo88
88CLB ⇔ SV388 ⇔ https://cakhiatv88.net/
7m ⇔ i9 Bet ⇔ Tv88 ⇔ hi88 ⇔ F8BET
socolive trực tiếp74bet ⇔ VN168
Bong88 ⇔ socolive ⇔ Sao789 ⇔ ok365
https://au88.black/ ⇔ trực tiếp bóng đá
https://king88clb.com/ ⇔ nohu90 ⇔ kingfun
sv66nhà cái thabet ⇔ bong88 ⇔ Nn88
https://32win.vc/ ⇔ 888new ⇔ PG88 ⇔ PG88
EE88 ⇔ B52Club ⇔ B52 Club ⇔ lô đề hôm nay
sky88 ⇔ Vin777 ⇔ SV388 ⇔ MV66 ⇔ 32win
https://vankhanhtvv.com/ ⇔ game bài đổi thưởng
game bài đổi thưởng ⇔ https://u888lm.com/
https://sv66.coupons/ ⇔ https://f168.tech/
https://8kbetbh.com/ ⇔ https://ta88club.kim/
 ⇔ https://rr88.com.se/
Game bài đổi thưởng ⇔ tỷ lệ bóng đá
https://58win.jpn.com/ ⇔ https://xin88.sa.com/
https://qq88.photo/ ⇔ https://79king1.best
lô đề online ⇔ https://78winvina.com/
for88 ⇔ https://shbetasia.com/ ⇔ Bet88
https://888b-link.cc/ ⇔ https://sunwinn.deal/
https://sunwinn.team/ ⇔ https://bong88vn.wiki/
https://mb66az.com/ ⇔ https://shbet.racing/
789f ⇔ 88i ⇔ https://new88blog.org/
Jun88 ⇔ Jun88 ⇔ jun88 ⇔ 67bet
MM88 ⇔ https://789betw.co/ ⇔ UU88
https://qq887p.com/ ⇔ https://w88link1.com/
xocdia88 ⇔ 77ball ⇔ vuabet88 ⇔ betvisa
https://789freal.com/ ⇔ https://2789f.com/
https://fun88link0.com/ ⇔ https://fun88link1.com/
https://188betlink0.com/ ⇔ https://188betlink1.com/
https://188betlink2.com/ ⇔ https://w88link0.com/
thabet ⇔ 32WIN ⇔ J88 ⇔ ax88 ⇔ 789F
QQ88 COM ⇔ https://xx88.sale/ ⇔ 78win
https://bet88.pictures/ ⇔ https://xo88.group/
https://86bet.tech/ ⇔ https://nohu90.consulting/
789BET ⇔ https://i9betz4.com/ ⇔ đá gà 88
w88link2.com ⇔ w88link3.com ⇔ luck8
https://8dayvip.mobi/ ⇔ https://8dayvip.com/
QQ88 Com ⇔ af88 ⇔ https://79kingsr.com/
https://pg99yk.com/ ⇔  hm88.com ⇔ J88
https://luongson161.tv/ ⇔ 78WIN ⇔ MB66
78win ⇔ U888 ⇔ nn88 ⇔ 99win ⇔ hi88
https://8kbettt.com/ ⇔ https://hi88.biz/
https://thabetcasino.us.com/ ⇔ 789Win ⇔ vn88
https://hello88net.com/ ⇔ https://pg88.jpn.com/
https://az8888.org/ ⇔ https://fly88.gifts/
lc88 ⇔ VN88 ⇔ 69vn ⇔ nh88 ⇔ vn88
https://go800s.com/ ⇔ 888newport.com
tỷ lệ kèo nhà cái 88 ⇔ PG66 ⇔ 68win
BL555 ⇔ 23win ⇔ SV388 ⇔ SHBET ⇔ vua88
Game bài đổi thưởng ⇔ https://saobet.shop/
https://99ok99ok.com/ ⇔ hb88 ⇔ HM88
https://bet88.ventures/ ⇔ bongdalu22.com
zx88 ⇔ ev99 ⇔ 8s ⇔ bet8s ⇔
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây