KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Ta có thể dựa vào đồ thị (x - t) của dao động điều hoà để xác định vận tốc và gia tốc của vật được không?

Giải chi tiết:

Vì vận tốc tức thời được tính bằng công thức và gia tốc tính bằng công thức nên ta có thể dựa vào đồ thị (x - t) của dao động điều hòa để xác định vận tốc và gia tốc của vật.

I. VẬN TỐC CỦA VẬT GIAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Câu 1: Xác định độ dốc của đồ thị tại các điểm C, D, E, G, H bằng cách đặt một thước kẻ (loại 20 cm) cho mép của thước tiếp xúc với đồ thị li độ - thời gian tại các điểm C, D, E, G, H (Hình 3.1). Từ độ dốc của thước hãy so sánh độ lớn vận tốc của vật tại các điểm C, E, H.

Giải chi tiết:

Độ dốc tại điểm D lớn nhất, độ dốc tại điểm E và H bằng 0, độ dốc tại điểm C bằng độ dốc tại điểm G. Do vậy, ta suy ra vận tốc tại điểm D đạt cực đại, vận tốc tại điểm E và H bằng 0, vận tốc tại C và G bằng nhau.

Câu 2: So sánh đồ thị của vận tốc (Hình 3.2) với đồ thị của li độ (Hình 3.1), hãy cho biết vận tốc sớm pha hay trễ pha bao nhiêu so với li độ.

Giải chi tiết:

Vận tốc sớm pha so với li độ.

Câu 3: Trong các khoảng thời gian: từ 0 đến , từ đến , từ đến , từ đến T, vận tốc của dao động điều hòa thay đổi như thế nào?

Giải chi tiết:

Từ 0 đến : vận tốc có giá trị thay đổi từ 0 đến .

Từ đến : vận tốc có giá trị thay đổi từ đến 0.

Từ đến : vận tốc có giá trị thay đổi 0 đến .

Từ đến T: vận tốc có giá trị thay đổi đến 0 theo chiều dương.

II. GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Câu 1: Dùng thước kẻ (loại 20cm) để xác định xem trên đồ thị (v - t) Hình 3.2, tại thời điểm nào độ dốc của đồ thị bằng 0 và tại thời điểm nào độ dốc của đồ thị cực đại. Từ đó, so sánh độ lớn của gia tốc trên đồ thị (a - t) Hình 3.3 ở các thời điểm tương ứng.

Giải chi tiết:

Độ dốc của đồ thị bằng 0 tại các thời điểm: và .

Độ dốc của đồ thị đạt cực đại tại các thời điểm: t = 0; và t = T.

Từ đó suy ra:

Gia tốc của dao động bằng 0 tại các thời điểm: và .

Gia tốc của dao động đạt giá trị cực đại tại các thời điểm: t = 0; và t = T.

Câu 2: Phương trình dao động của một vật là (cm). Hãy viết phương trình vận tốc, gia tốc và vẽ đồ thị li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian của vật.

Giải chi tiết:

(cm/s);

(cm/s²).

Câu 3: So sánh đồ thị Hình 3.3 và Hình 3.1, ta có nhận xét gì về pha của li độ và gia tốc của một dao động.

Giải chi tiết:

Gia tốc dao động ngược pha so với li độ.

Câu 4: Trong các khoảng thời gian: từ 0 đến , từ đến , từ đến , từ đến T, gia tốc của dao động điều hòa thay đổi như thế nào?

Giải chi tiết:

Từ 0 đến : gia tốc có giá trị thay đổi từ đến 0.

Từ đến : gia tốc có giá trị thay đổi từ 0 đến .

Từ đến : gia tốc có giá trị thay đổi đến 0.

Từ đến T: gia tốc có giá trị thay đổi 0 đến .

Câu 5: Một vật dao động điều hòa trên trục Ox. Khi vật qua vị trí cân bằng thì tốc độ của nó là 20cm/s. Khi vật có tốc độ là 10cm/s thì gia tốc của nó có độ lớn là cm/s². Tính biên độ dao động của vật.

Giải chi tiết:

A = 5 cm.

Câu 6: Hình 3.4 là đồ thị li độ - thời gian của một vật dao động điều hòa. Sử dụng đồ thị để tính các đại lượng sau:

a) Tốc độ của vật ở thời điểm t = 0 s.

b) Tốc độ cực đại của vật.

c) Gia tốc của vật tại thời điểm t = 1,0 s.

Giải chi tiết:

a) Tại thời điểm t = 0; v = 0.

b) (cm/s).

c) Tại thời điểm t = 1 s; a = 0.