BÀI 2. KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO
Tình huống
Vấn đề
Phát triển vấn đề
Bài toán 1. Một con lắc lò xo gồm một lò xo có khối lượng không đáng kể, có độ cứng k=100N/m và một vật có khối lượng 100g đặt nằm ngang. Từ vị trí cân bằng kéo vật ra một đoạn 10cm rồi thả nhẹ để con lắc dao động. Bỏ qua mọi ma sát.
Dao động của con lắc là dao động gì?
Tính chu kì, tần số và biên độ, vận tốc cực đại, gia tốc cực đại của con lắc
Viết phương trình dao động của con lắc. Chọn trục tọa độ trùng với phương chuyển động, gốc tọa độ trùng với VTCB, chiều dương là chiều chuyển động lúc thả vật và gốc thời gian là lúc vật qua vị trí cân bằng lần đầu tiên.
Bài toán 2. Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có k=20N/m và một vật có khối lượng m=500g treo thẳng đứng. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên vị trí lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g=10m/s2.
Dao động của con lắc là dao động gì? Xác định chu kì, tần số dao động của con lắc.
Viết phương trình dao động của con lắc. Chọn trục tọa độ trùng với phương chuyển động, gốc tọa độ là VTCB, chiều dương hướng xuống và gốc thời gian là lúc vật qua vị trí cân bằng lần đầu tiên.
Xác định giá trị cực đại của lực đàn hồi và lực hồi phục của con lắc.
Bài toán 3. Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k=100N/m và vật có khối lượng m=400 đặt nằm ngang dao động điều hòa với biên độ 10cm.
Xác định chu kì, tần số dao động của con lắc
Tính lực hồi phục của lò xo khi vận tốc của vật có giá trị 30πcm/s.
Tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc tại vị trí vật có li độ x=5cm
Cấu tạo của con lắc lò xo
Chứng minh khi không có ma sát thì dao động của con lắc là dao động điều hòa với 𝜔
𝑘
𝑚.
Khi con lắc dao động điều hòa, hãy dùng tư duy đề tìm ra đặc điểm, cách xác định giá trị và mối quan hệ của các đại lượng đặc trưng cho dao động của con lắc
Tư thế bố trí con lắc lò xo ảnh hưởng ntn.
Lực đàn hồi, lực hồi phục là gì? Đặc điểm và cách xác định độ lớn của chúng.
Chú ý: khi nói về đặc điểm của một vecto ta phải nói 3 vấn đề:
Phương, chiều
Độ lớn
Năng lượng trong dao động của con lắc: các dạng năng lượng, đặc điểm và cách xác định giá trị của chúng.
HS tự ra bài toán tương tự và giải để củng cố các đặc điểm và công thức của con lắc lò xo.
Nâng cao vấn để:
Thay đổi phương thức cho thông tin
Vd1: Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k và một vật có khối lượng m=1kg dao động điều hòa theo phương trình: .
Xác định biên độ, chu kì, tần số, pha ban đầu và độ cứng k của lò xo.
Xác định phương, chiều, độ lớn của vận tốc và gia tốc lúc t=0 và t=
𝜋
10
s
Vd2: Một con lắc lò xo có k=80N/m và m=200g dao động điều hòa, tốc độ của con lắc khi qua vị trí cân bằng là 1m/s.
Xác định chu kì, tần số và biên độ dao động của con lắc
Xác định vận tốc và gia tốc của con lắc khi vật cách vị trí cân bằng 3cm
Vd3(Dành cho hs khá): Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có k=40N/m và một vật khối lượng m đặt nằm ngang dao động điều hòa với biên độ 10cm. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là 0,5s.
Xác định giá trị m.
Xác định vận tốc và gia tốc cực đại của con lắc.
Ra bài toán tương tự và giải nhằm giúp hs nắm bắt được 2 vấn đề bên
Nâng cao hơn chút về việc xác định lực đàn hồi và lực hồi phục bằng cách:
Cho k, dấu x và ∆𝑙
Cho x và ∆𝑙 dấu k
Dấu cả hai
nguon VI OLET
