Chuyên đề, các dạng bài tập Vật lí 11 (sách mới) có đáp án

Chủ đề 1 : DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ – YCCĐ:
+ Dùng đồ thị li độ – thời gian có dạng hình sin (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), nêu
được định nghĩa: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha.
+ Vận dụng được các khái niệm: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc, độ lệch pha để mô tả dao động điều hoà.
+ Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để xác định được: độ dịch chuyển trong dao động điều hoà.
I – TÓM TẮT LÝ THUYẾT
I. Dao động điều hòa 1. Dao động cơ
- Dao động cơ là dạng chuyển động có giới hạn trong không gian, trạng thái của vật lặp đi lặp
lại quanh một vị trí gọi là vị trí cân bằng.
- Vị trí cân bằng là vị trí mà vật không chịu lực tác dụng hoặc hợp lực tác dụng lên vật bằng
không (trạng thái đứng yên) Ví dụ: 2. Dao động tuần hoàn. -
Dao động tuần hoàn là dao động mà cứ sau những khoảng thời gian xác định, trạng thái của
dao động được lặp lại như cũ. -
Trạng thái gồm vị trí và hướng chuyển động của vật. Ví dụ:
Như vậy,Dao động tuần hoàn chỉ là một dạng đặc biệt của dao động cơ học nhưng có tính tuần
hoàn, tức là có chu kì và tần số. -
Chu kì dao động (T) là khoảng thời gian ngắn nhất để vật thực hiện một dao động toàn phần.
Đơn vị của chu kì là giây (s). t T  N
Trong đó N đó là số dao động toàn phần chất điểm thực hiện được trong khoảng thời gian t. -
Tần số dao động (f) là số dao động toàn phần vật thực hiện được trong một đơn vị thời gian. 1 f  T
Trong số các dao động tuần hoàn thì dao động điều hoà là đơn giản nhất nhưng lại là quan trọng nhất.
3. Dao động điều hòa -
Dao động điều hoà có tính chất tuần hoàn theo thời gian và bị giới hạn trong không gian. -
Dao động điều hòa là dao động mà li độ của nó là một hàm cosin của thời gian. Ví dụ:
II. Mô tả dao động điều hoà
1. Phương trình dao động điều hoà
Dao động được mô tả bằng phương trình: Li độ
Tần số góc Pha ban đầu (m, mm…) (rad/s) (rad) Biên độ Pha dao động (m, mm…) (rad) Đại Kí hiệu Đơn vi Ý nghĩa lượng
Là độ dịch chuyển của chất điểm khỏi vị trí cân bằng có tính đến hướ Li độ ng lệch: m, mm, x
+ Nếu chất điểm lệch về phía âm ta có li độ âm. cm…
+ Nếu chất điểm lệch về phía dương ta có li độ dương. Độ dịch chuyển Biên độ
cực đại của chất điểm khỏi vị trí cân bằng. m, mm, A (A>0) cm… Pha dao
Cho biết trạng thái chuyển động của chất điểm ở thời điểm động (ωt + φ) rad t.
Cho biết trạng thái chuyển động của chất điểm ở thời điểm t = 0: Pha ban φ đầu rad
+ Chất điểm đi theo chiều dương (v>0) => φ<0.
+ Chất điểm đi theo chiều dương (v<0) => φ>0. Chú ý:
- Vật dao động điều hòa có quỹ đạo là một đoạn thẳng dài: L = 2A.
- Quãng đường vật dao động đi được sau 1 dao động là S = 4A
2. Đồ thị dao động điều hoà
- Đường cong trên hình là đồ thị dao động của con lắc. Nó cho biết vị trí của quả cầu trên trục
x tại những thời điểm khác nhau. Đường cong này có dạng hình sin.
- Đồ thị của li độ x phụ thuộc vào thời gian là một đường hình sin.
3. Liên hệ giữa chuyển động tròn đều và dao động điều hòa. -
Xét một chất điểm đang chuyển động tròn đều trên đường tròn
tâm O, bán kính A ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ góc là ω. Chọn
trục tọa độ Ox, góc O tại tâm đường tròn, cắt đường tròn tại hai điểm có tọa độ +A và –A. -
Thời điểm ban đầu (t = 0), chất điểm có mặt tại vị trí M tạo với o
trục Ox một góc  như hình vẽ. Hình chiếu của chất điểm lên trục Ox có li độ x . o -
Thời điểm ban đầu t, chất điểm chuyển động đến vị trí M. Vị trí này được xác định bởi góc
quay α = ωt + φ so với trục Ox. Khi đó hình chiếu của chất điểm lên trục Ox có li độ: x = Acos(ωt + φ) -
Biểu thức trên là biểu thức li độ của một dao động điều hòa. Do vậy ta có thể kết luận: Hình
chiếu của một điểm chuyển động tròn đều xuống một đường thẳng đi qua tâm và nằm trong mặt
phẳng quỹ đạo dao động điều hòa.
Trong đó: + Bán kính quỹ đạo tròn có độ lớn bằng biên độ dao động.
+ Vận tốc góc của chuyển động tròn có độ lớn bằng tần số góc của dao động.
4. Pha dao động. Độ lệch pha a. Pha dao động
- Pha của dao động tại một thời điểm được tính bằng số phần đã thực hiện của một chu kì, kể từ
khi bắt đầu chu kì đó: (ωt + φ)
=> Cho biết trạng thái chuyển động vật ở thời điểm t:
- Pha ban đầu là pha của dao động tại thời điểm t = 0: φ x φ>0;v<0
- Cách xác định pha ba ban đầu: t = 0: cosφ = =>  A φ<0;v>0 b. Độ lệch pha
- Là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát.