TỔ VẬT LÝ
Chào các em!
CON LẮC LÒ XO
BÀI 2:
I. CON LẮC LÒ XO:
1. Con lắc lò xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu một lò xo có độ cứng k, đầu kia của lò xo được giữ cố định.
2. Vị trí cân bằng: Là vị trí khi lò xo không bị biến dạng (Con l?c lị xo n?m ngang)
o
VTCB
II. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC:
1. Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục lò xo, chiều dương là chiều tăng độ dài lò xo. Gốc tọa độ tại vị trí cân bằng.
Khi vật ở li độ x: Lực đàn hồi của lò xo
F = - kx (1)
2. Hợp lực tác dụng vào vật:
Vì:
nên:
(2)
+ Từ (1) và (2) ta có:
3. Đặt:
x’’ = - 2x
Phương trình có nghiệm là;
x = Acos(t + )
Với A, là hai hằng số bất kì.
Kết luận: Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa với
tần số góc
và chu kỳ
4. Lực kéo về: Lực luôn hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Vật dao động điều hòa có lực kéo về tỉ lệ với li độ x
Bi?u th?c : F = -kx = - m?2x
Đặc điểm:
Là lực gây ra gia tốc cho vật dao động
Luôn hướng về VTCB và tỉ lệ với li độ dao động
Biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ
Chú ý : Lực đàn hồi là lực đưa vật về vị trí lò xo không biến dạng.
Với con lắc lò xo nằm ngang thì lực kéo về và lực đàn hồi là một (vì tại VTCB lò xo không biến dạng)
III. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA LÒ XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG:
1. Động năng của con lắc lò xo:
Wđ(J); m(kg); v(m/s)
2. Thế năng của con lắc lò xo:
Wt (J); k(N/m); x(m)
b. Khi không có ma sát:
W (J)
Cô naêng cuûa con laéc tæ leä vôùi bình phöông bieân ñoä dao ñoäng.
? Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn.
3. Năng lượng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng:
a. Cơ năng của con lắc lò xo là tổng của động năng và thế năng:
Nhận xét :
+ Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2
+ Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng là T/4
+Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động
+ Độ biến dạng
của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB:
Chú ý : Đối với lò xo thẳng đứng
+ VTCB: lCB = l0 + l
(l0 là chiều dài tự nhiên)
+ cực tiểu (vị trí cao nhất):
lMin = l0 + l – A
+ cực đại (vị trí thấp nhất):
lMax = l0 + l + A
lCB = (lMin + lMax)/2
+ Lực đàn hồi cực đại:
FMax = k(l +A)
(lúc vật ở vị trí thấp nhất)
+ Lực đàn hồi cực tiểu
Nếu A < l FMin = k(l - A)
Nếu A ≥ l FMin = 0
(lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)
C?ng c?:
1. Chọn câu trả lời đúng. Chu kì con lắc lò xo được tính theo công thức
A.
D.
C.
B.
Kiểm tra bài cũ :
\
2. Một con lắc lò xo có độ cứng k=100N/m, dao động điều hòa. Khi vật qua vị trí có li độ x=2cm theo chiều âm thì thế năng của con lắc là:
A. 2J
D. 0,0002J
C. -0,02J
B.0,02J
Bài 1: Một con lắc lò xo nằm ngang có độ cứng K = 10 N/m được gắn vào vật nặng có khối lượng m = 0,1kg. Kích thích cho vật dao động điều hòa, xác định chu kỳ của con lắc lò xo? Lấy π2 = 10.
A. 0,1s B. 5s C.0,2s D. 0,3s.
Bài 4: Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật m và lò xo có độ cứng k=100N/m. Kích thích để vật dao động điều hoà với động năng cực đại 0,5J. Biên độ dao động của vật là
A. 50 cm B. 1cm C. 10 cm D. 5cm
Wđmax =Wtmax =W
Wđmax =1/2mω2A2
Wtmax =1/2 kA2
Bài 6: Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ và lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m , dao động điều hòa với biên độ 0,1 m. Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi viên bi cách vị trí cân bằng 6 cm thì động năng của con lắc bằng
A. 0,64 J B. 3,2 mJ C. 6,4 mJ D. 0,32 J.
Bài 7. Một vật dao động điều hòa với biên độ 6cm. Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi vật có động năng bằng 3/4 lần cơ năng thì vật cách vị trí cân bằng một đoạn
A. 6 cm B. 4,5 cm C. 4 cm D. 3 cm.
Bài 12. Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng 200 g và lò xo nhẹ có độ cứng 80 N/m. Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ 4 cm. Độ lớn vận tốc của vật ở vị trí cân bằng là
A. 60 cm/s B.80 cm/s C. 100 cm/s D. 40 cm/s
Bài 13. Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100N/m dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm. Động năng của vật nặng ở vị trí có li độ x = 3 cm là:
A.8.10-2 J B. 800 J C. 16.10-2 J D. 100 J
CỦNG CỐ
Một vật có khối lượng 50g gắn vào lò xo , kích thích nó dao động điều hòa với biên độ A =4cm và chu kỳ T =2s . Lấy
a/Tính hệ số cứng của lò xo?
b/Tính năng lượng kích thích cho con lắc dao động (bỏ qua mọi lực cản môi trường)
BÀI TẬP VỀ NHÀ
+ CÁC BÀI TẬP VÀ CÂU HỎI: tr 13 SGK
+ TÀI LIỆU SBT
+ HỌC BÀI VÀ LÀM BÀI TẬP, đọc trước bài 3.
BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT
CHÚC CÁC EM HỌC TỐT
VẬT LÝ 12
nguon VI OLET
