Chuyên đề ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lý - Chủ đề 1 Dao động điều hòa

Chủ đề 1 : Dao động điều hòa

http://thuvienvatly.com/u/32950 - GV: Đoàn Văn Lượng - Email: doanvluong@gmail.com Trang. 1

CHỦ ĐỀ 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Dao động điều hòa + Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian. + Phương trình dao động: x = Acos(t + ). + Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn có đường kính là đoạn thẳng đó. 2. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà: Trong phương trình x = Acos(t + ) thì: Các đại lượng đặc trưng

Ý nghĩa Đơn vị

A biên độ dao động; xmax = A >0 m, cm, mm (t + ) pha của dao động tại thời điểm t (s) Rad; hay độ  pha ban đầu của dao động, Rad; hay độ  tần số góc của dao động điều hòa rad/s. T Chu kì T của dao động điều hòa là khoảng thời gian để thực

hiện một dao động toàn phần :T = 2



= N

t

s ( giây)

f Tần số f của dao động điều hòa là số dao động toàn phần thực

hiện được trong một giây . 1 f T 

Hz ( Héc) hay 1/s

Liên hệ giữa , T và f:

2 2 f T

      2 T ;f

2

     

1 2 T

f So_dao_dong N f

thoi _gian t

2 2 f

T





  

        

  

Biên độ A và pha ban đầu  phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu làm cho hệ dao động, Tần số góc  (chu kì T, tần số f) chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của hệ dao động. 3. Mối liên hệ giữa li độ , vận tốc và gia tốc của vật dao động điều hoà: Đại lượng Biểu thức So sánh, liên hệ Ly độ x = Acos(t + ): là nghiệm của phương trình : x’’ + 2x = 0 là phương trình động lực học của dao động điều hòa. xmax = A

Li độ của vật dao động điều hòa biến thiên điều

hòa cùng tần số nhưng trễ pha hơn 2

 so với với

vận tốc. Vận tốc v = x' = - Asin(t + )

v= Acos(t +  + 2

)

-Vị trí biên (x =  A), v = 0. -Vị trí cân bằng (x = 0), |v| = vmax = A.

-Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên

điều hòa cùng tần số nhưng sớm pha hơn 2

 so

với với li độ. - Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì vận tốc có độ lớn tăng dần, khi vật đi từ vị trí cân bằng về biên thì vận tốc có độ lớn giảm dần. Gia tốc a = v' = x’’ = - 2Acos(t + ) a= - 2x. Véc tơ gia tốc của vật dao động điều hòa luôn hướng về vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ. - Ở biên (x =  A), gia tốc có độ lớn cực đại: amax = 2A. - Ở vị trí cân bằng (x = 0), gia tốc bằng 0.

-Gia tốc của vật dao động điều hòa biến thiên điều hòa cùng tần số nhưng ngược pha với li độ x(sớm

pha 2

 so với vận tốc v).

-Khi vật đi từ vị trí cân bằng đến vị trí biên, a

ngược chiều với v ( vật chuyển động chậm dần) -Khi vật đi từ vị trí biên đến vị trí cân bằng,

a cùng chiều với v ( vật chuyển động nhanh dần).

ThuVienDeThi.com

Chủ đề 1 : Dao động điều hòa

http://thuvienvatly.com/u/32950 - GV: Đoàn Văn Lượng - Email: doanvluong@gmail.com Trang. 2

Lực kéo về

F = ma = - kx = -kAcos(t + ) Lực tác dụng lên vật dao động điều hòa luôn hướng về vị trí cân bằng, gọi là lực kéo về (hồi phục). Fmax = kA

- Chuyển động nhanh dần : a.v>0, v F  

 ;

- Chuyên động chậm dần a.v<0 , v F  



( F



là hợp lực tác dụng lên vật)

4.Hệ thức độc lập đối với thời gian :

+Sơ đồ công thức giữa tọa độ và vận tốc:

2 2

2 2 2 x v 1 A A   

2 2

2 v x A   

2 2

2 v A x   

2 2 v A x    2 2 v

A x 



+Sơ đồ công thức giữa gia tốc và vận tốc:

2 2

2 2 4 2 v a 1 A A    



2 2 2

2 4 v a A    



2 2 2 2

2 a v A   

2 4 2 2 2 . . a A v    

+Các hệ thức độc lập và đồ thị:

a)            

2 2 x v + =1 A Aω

      

2 2 2 v A = x + ω b) a = - 2x

c)            

2 2

2 a v + =1 Aω Aω



2 2 2

4 2 a v A = + ω ω

d) F = -kx

e)

2 2 F v + =1 kA Aω            

2 

2 2 2

4 2 F v A = + m ω ω

a) đồ thị của (v, x) là đường elip. b) đồ thị của (a, x) là đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ. c) đồ thị của (a, v) là đường elip. d) đồ thị của (F, x) là đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ e) đồ thị của (F, v) là đường …