Vật Lý 12 Bài 2: Con Lắc Lò Xo - Hoc247

YOMEDIA NONE Trang chủ Vật Lý 12 Chương 1: Dao Động Cơ Vật lý 12 Bài 2: Con lắc lò xo ADMICRO Lý thuyết10 Trắc nghiệm24 BT SGK 600 FAQ

Nội dung bài này giúp các em nắm được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hòa, các công thức tính chu kì của con lắc lò xo. Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo. Nhận xét định tính về sự biến thiên động năng và thế năng của con lắc lò xo. Giải thích được tại sao dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa. Vận dụng được các biểu thức làm các bài tập đơn giản và nâng cao. Viết được phương trình động học của con lắc lò xo.

ATNETWORK YOMEDIA

1. Video bài giảng

2. Tóm tắt lý thuyết

2.1. Con lắc lò xo

2.2. Khảo sát DĐ của CLLX về mặt động lực học

2.3. Khảo sát DĐ của CLLX về mặt năng lượng

3. Bài tập minh hoạ

4. Luyện tập bài 2 Vật lý 12

4.1. Trắc nghiệm

4.2. Bài tập SGK & Nâng cao

5. Hỏi đáp Bài 2 Chương 1 Vật lý 12

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Con lắc lò xo

- Con lắc lò xo gồm một vật nặng m gắn vào 1 đầu của lò xo có độ cứng k và khối lượng không đáng kể. Đầu còn lại của lò xo cố định.

- Con lắc có 1 vị trí cân bằng mà khi ta thả vật ra vật sẽ đứng yên mãi. Nếu kéo vật khỏi vị trí cân bằng buông ra vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng, giữa hai vị trí biên.

2.2. Khảo sát dao động của con lắc lò xo về mặt động lực học

- Xét vật ở li độ x, lò xo giản một đoạn \(\Delta l = x\) , lực đàn hồi \(F= -k \Delta l\)

- Tổng lực tác dụng lên vật \(F =- kx\)

- Theo định luật II Niu tơn: \(a = -\frac{k}{m} x\)

- Đặt \(\omega^2 = \frac{k}{m}\) \(\Rightarrow a+ \omega^2 x = 0\)

- Dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa:

+ Tần số góc: \(\omega= \sqrt{\frac{k}{m}}\)

+ Chu kì: \(T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}\)

- Lực hướng về vị trí cân bằng gọi là lực kéo về. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ và gây gia tốc cho vật dao động điều hòa.

+ Biểu thức : \(F = - kx = - m{\omega ^2}x\)

+ 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

2.3. Khảo sát dao động của lò xo về mặt năng lượng

a. Động năng của con lắc lò xo.

\(W_d = \frac{1}{2} m v^2\) (J)

b. Thế năng của con lắc lò xo.

\(W_t = \frac{1}{2} k x^2\) (J)

Chú ý : Thế năng và động năng của con lắc lò xo biến thiên điều hòa với chu kì \(\frac{T}{2}\).

c. Cơ năng của con lắc lò xo. Sự bảo toàn cơ năng.

- Cơ năng của con lắc:

\(W =\frac{1}{2} m v^2 + \frac{1}{2} k x^2\) (J)

- Khi không có ma sát thì cơ năng của con lắc được bảo toàn. Nó chỉ biến đổi từ thế năng sang động năng và ngược lại:

\(\Rightarrow W =\frac{1}{2} k A^2 =\frac{1}{2} m\omega^2 A^2\) = Hằng số

Nhận xét:

- Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc \(2\omega \), tần số \(2f\), chu kỳ \(\frac{T}{2}\)

- Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng là \(\frac{T}{4}\)

- Cơ năng của con lắc lò xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động

d. Chú ý :

- Đối với lò xo thẳng đứng :

- Độ biến dạng của lò xo thẳng đứng khi vật ở VTCB:

\(\Delta l = \frac{{mg}}{k}\) ⇒ \(T = 2\pi \sqrt {\frac{{\Delta l}}{g}}\)

- Chiều dài lò xo tại VTCB:

\({l_{CB}} = {l_0} + \Delta l\,\,({l_0}\) là chiều dài tự nhiên \()\)

- Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): \({l_{Min}} = {l_0} + \Delta l-A\)

- Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): \({l_{Max}} = {l_0} + \Delta l + A\)

\( \Rightarrow {l_{CB}} = \frac{{{l_{Min}} + {\rm{ }}{l_{Max}}}}{2}\)

- Lực đàn hồi cực đại: \({F_{Max}} = k(\Delta l + A)\) (lúc vật ở vị trí thấp nhất)

- Lực đàn hồi cực tiểu

+ Nếu \(A{\rm{ }} < \Delta l \Rightarrow {F_{Min}} = k(\Delta l - A)\)

+ Nếu \(A{\rm{ }} \ge \Delta l \Rightarrow {F_{Min}} = 0\) (lúc vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng)

Bài tập minh họa

Bài 1:

Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Lò xo có độ cứng K=40 N/m. Khi vật m của con lắc đi qua vị trí có li độ \(x= -2 cm\) thì thế năng của con lắc là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có thế năng \(W_t=\frac{1}{2}kx^2=\frac{1}{2}.40.(-0,02)^2 = 0,008 (J)\)

Bài 2:

Một con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T=0,5s, khối lượng của quả nặng là m=400g. Lấy \(\pi^2 =10\) , Tính độ cứng của lò xo.

Hướng dẫn giải:

Theo công thức tính chu kì dao động:\(T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}\)\(\Rightarrow k=\frac{4\pi^2}{T^2}m\)\(\Rightarrow k=\frac{4\pi^2m}{T^2}=64 (N/m)\)

Bài 3:

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng \((m = 250 g ; k = 100 N/m)\). Đưa vật lên trên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo dãn \(0,5 cm\) rồi thả nhẹ. Lấy \(g = 10{\rm{ }}m/{s^2}\) . Tốc độ trung bình của vật trong thời gian từ lúc buông vật đến lúc lò xo dãn \(3,5 cm\) lần thứ 2 là ?

Hướng dẫn giải:

- Chu kì dao động:

\(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} = 0,314s\)

- Độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng:\(\Delta l=\frac{mg}{k}=2,5cm\)

- Biên độ dao động của vật:

\(A = \Delta l - 0,5 = 2cm\)

- Khi lò xo dãn 3,5 cm vật ở dưới vị trí cân bằng và cách vị trí cân bằng 1 cm.

- Tại t = 0, vật ở vị trí cao nhất ⇒ Quãng đường vật đi được từ lúc t = 0 đến lúc lò xo dãn 3,5cm lần thứ 2 là: \(S=2A+\frac{A}{2}=5cm\)

- Thời gian từ lúc buông vật đến lúc lò xo dãn 3,5 cm lần thứ 2 là \(t=\frac{2T}{3}=0,209s\)

⇒ Tốc độ trung bình của vật:

\({v_{TB}} = \frac{S}{t} = 23,9cm/s\)

4. Luyện tập Bài 2 Vật lý 12

Qua bài giảngCon lắc lò xo này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

- Viết được công thức của lực kéo về tác dụng vào vật dao động điều hoà.

- Công thức tính chu kỳ của con lắc lò xo.

- Công thức tính thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.

4.1. Trắc nghiệm

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 12 Bài 2 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.

• Câu 1:

  Con lắc lò xo gồm vật m=100g và lò xo k = 1N/cm dao động điều hòa. Tính chu kì của con lắc. Lấy \(\pi^2=10\)

  • A. 0,1s
  • B. 0.2s
  • C. 0,3s
  • D. 0,4s

• Câu 2:

  Con lắc lò xo gồm vật m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào vật m một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật m thì chu kì dao động của chúng:

  • A. Tăng lên 3 lần
  • B. Giảm đi 3 lần
  • C. Tăng lên 2 lần
  • D. Giảm đi 2 lần

• Câu 3:

  Khi treo vật m vào lò xo k thì lò xo giãn ra 2,5cm, kích thích cho m dao động.Lấy g=10 m/s2 Chu kì dao động tự do của vật là

  • A. 1s
  • B. 0,5s
  • C. 0,32s
  • D. 0,28s

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao về Con lắc lò xo

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 12 Bài 2 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 13 SGK Vật lý 12

Bài tập 2 trang 13 SGK Vật lý 12

Bài tập 3 trang 13 SGK Vật lý 12

Bài tập 4 trang 13 SGK Vật lý 12

Bài tập 5 trang 13 SGK Vật lý 12

Bài tập 6 trang 13 SGK Vật lý 12

Bài tập 2.1 trang 6 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.2 trang 6 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.3 trang 6 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.4 trang 6 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.5 trang 6 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.6 trang 6 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.7 trang 7 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.8 trang 7 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.9 trang 7 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.10 trang 7 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.11 trang 7 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.12 trang 7 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.13 trang 8 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.14 trang 8 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.15 trang 8 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.16 trang 8 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.17 trang 8 SBT Vật lý 12

Bài tập 2.18 trang 8 SBT Vật lý 12

5. Hỏi đáp Bài 2 Chương 1 Vật lý 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!

-- Mod Vật Lý 12 HỌC247

NONE

Bài học cùng chương

Vật lý 12 Bài 1: Dao động điều hòa Vật lý 12 Bài 3: Con lắc đơn Vật lý 12 Bài 4: Dao động tắt dần và dao động cưỡng bức Vật lý 12 Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số và Phương pháp Fre-Nen Vật lý 12 Bài 6: Thực hành Khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn ADSENSE ADMICRO Bộ đề thi nổi bật UREKA AANETWORK

XEM NHANH CHƯƠNG TRÌNH LỚP 12

Toán 12

Lý thuyết Toán 12

Giải bài tập SGK Toán 12

Giải BT sách nâng cao Toán 12

Trắc nghiệm Toán 12

Hình học 12 Chương 3

Ngữ văn 12

Lý thuyết Ngữ Văn 12

Soạn văn 12

Soạn văn 12 (ngắn gọn)

Văn mẫu 12

Soạn Ai đã đặt tên cho dòng sông

Tiếng Anh 12

Giải bài Tiếng Anh 12

Giải bài Tiếng Anh 12 (Mới)

Trắc nghiệm Tiếng Anh 12

Unit 9 Lớp 12 Deserts

Tiếng Anh 12 mới Unit 5

Vật lý 12

Lý thuyết Vật Lý 12

Giải bài tập SGK Vật Lý 12

Giải BT sách nâng cao Vật Lý 12

Trắc nghiệm Vật Lý 12

Ôn tập Vật lý 12 Chương 3

Hoá học 12

Lý thuyết Hóa 12

Giải bài tập SGK Hóa 12

Giải BT sách nâng cao Hóa 12

Trắc nghiệm Hóa 12

Hoá Học 12 Chương 5

Sinh học 12

Lý thuyết Sinh 12

Giải bài tập SGK Sinh 12

Giải BT sách nâng cao Sinh 12

Trắc nghiệm Sinh 12

Ôn tập Sinh 12 Chương 1 - Tiến hóa

Lịch sử 12

Lý thuyết Lịch sử 12

Giải bài tập SGK Lịch sử 12

Trắc nghiệm Lịch sử 12

Lịch Sử 12 Chương 3 Lịch Sử VN

Địa lý 12

Lý thuyết Địa lý 12

Giải bài tập SGK Địa lý 12

Trắc nghiệm Địa lý 12

Địa Lý 12 VĐSD và BVTN

GDCD 12

Lý thuyết GDCD 12

Giải bài tập SGK GDCD 12

Trắc nghiệm GDCD 12

GDCD 12 Học kì 1

Công nghệ 12

Lý thuyết Công nghệ 12

Giải bài tập SGK Công nghệ 12

Trắc nghiệm Công nghệ 12

Công nghệ 12 Chương 3

Tin học 12

Lý thuyết Tin học 12

Giải bài tập SGK Tin học 12

Trắc nghiệm Tin học 12

Tin học 12 Chương 2

Cộng đồng

Hỏi đáp lớp 12

Tư liệu lớp 12

Xem nhiều nhất tuần

Video: Vợ nhặt của Kim Lân

Đề cương HK1 lớp 12

Video ôn thi THPT QG Tiếng Anh

Video ôn thi THPT QG môn Vật lý

Video ôn thi THPT QG môn Hóa

Video ôn thi THPT QG môn Văn

Video ôn thi THPT QG môn Toán

Video ôn thi THPT QG môn Sinh

Người lái đò sông Đà

Khái quát văn học Việt Nam từ đầu CMT8 1945 đến thế kỉ XX

Đất Nước- Nguyễn Khoa Điềm

Đàn ghi ta của Lor-ca

Quá trình văn học và phong cách văn học

Ai đã đặt tên cho dòng sông

Tây Tiến

YOMEDIA YOMEDIA ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Bỏ qua Đăng nhập ×

Thông báo

Bạn vui lòng đăng nhập trước khi sử dụng chức năng này.

Đồng ý ATNETWORK ON QC Bỏ qua >>