Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu lời giải Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 1: Dao động điều hoà hay, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng trả lời câu hỏi từ đó học tốt môn Vật lí 11.

Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 1: Dao động điều hoà

Khởi động trang 6 Vật Lí 11: Trong cuộc sống hằng ngày và trong kĩ thuật ta thường gặp những vật dao động, ví dụ như dây đàn ghi ta rung động, chiếc đu đung đưa, pít-tông chuyển động lên xuống trong xi lanh của động cơ,... Chuyển động của những vật này được gọi là dao động cơ. Vậy dao động cơ có những đặc điểm gì chung?

Lời giải:

Dao động cơ có đặc điểm chung đều là sự chuyển động của một vật qua lại quanh một vị trí cân bằng nhất định.

Hoạt động trang 6 Vật Lí 11: Chuẩn bị:

Sử dụng con lắc lò xo hoặc con lắc đơn (Hình 1.1).

Tiến hành:

Treo một vật nhỏ, nặng vào đầu tự do của một lò xo nhẹ (Hình 1.1a) hoặc một dây nhẹ không dãn ta có con lắc lò xo hoặc con lắc đơn (Hình 1.1b).

1. Xác định vị trí cân bằng của vật.

2. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra cho chuyển động. Quan sát chuyển động của mỗi vật và cho nhận xét về đặc điểm chung của chúng.

Lời giải:

1.  Ta có: Vị trí cân bằng của vật là vị trí vật đứng yên, tại đó có tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0, tương ứng với vị trí thấp nhất khi đã treo vật theo phương thẳng đứng.

- Đối với con lắc lò xo thì khi treo vật vào, lò xo sẽ dãn một đoạn , vị trí cân bằng ứng vị trí A (như hình vẽ) ứng với vị trí lò xo dãn đoạn .

- Đối với con lắc đơn thì vị trí cân bằng ở vị trí thấp nhất của vật ứng với vị trí B (như hình vẽ), phương sợi dây trùng với phương thẳng đứng.

2.

- Khi kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra cho chuyển động, ta thấy:

+ Con lắc lò xo sẽ dao động theo phương thẳng đứng, lên xuống qua lại quanh vị trí cân bằng A.

+ Con lắc đơn sẽ chuyển động có quỹ đạo cong, qua lại vị trí cân bằng B.

- Nhận xét: Khi kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng thì vật sẽ chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng.

Câu hỏi trang 6 Vật lí 11: Nêu những ví dụ về dao động cơ mà em biết.

Lời giải:

Ví dụ về dao động cơ mà em biết:

- Dao động của pittong trong xilanh khi động cơ hoạt động.

- Dao động của con lắc đồng hồ gắn trong đồng hồ quả lắc.

- Dao động của người ngồi trên xe máy khi đi qua đoạn đường gồ ghề.

…

Câu hỏi trang 7 Vật lí 11: Một vật dao động điều hoà có phương trình

$x=2\cos \left(4\pi t+\frac{\pi }{2}\right)\left(cm\right)$

Hãy xác định:

a) Biên độ và pha ban đầu của dao động.

b) Pha và li độ của dao động khi t = 2 s.

Lời giải:

a)

+ Biên độ A = 2 cm

+ Pha ban đầu: $\phi =\frac{\pi }{2}rad$

b) Khi t = 2 s:

+ Pha của dao động: $4\pi .2+\frac{\pi }{2}=\frac{17\pi }{2}rad$

+ Li độ: $x=2\cos \frac{17\pi }{2}=0cm$

Hoạt động trang 8 Vật lí 11: Đồ thị li độ - thời gian của một con lắc đơn dao động điều hoà được mô tả trên Hình 1.3.

1. Hãy mô tả dao động điều hoà của con lắc đơn.

2. Xác định biên độ và li độ của con lắc ở các thời điểm t = 0, t = 0,5 s, t = 2,0 s.

Lời giải:

1. Mô tả dao động điều hòa của con lắc đơn:

+ Tại thời điểm ban đầu t = 0, con lắc đơn đang ở vị trí biên dương (x = A = 40 cm) và sẽ dịch chuyển về vị trí cân bằng, con lắc đơn ở vị trí x = 0 khi t = 1 s.

+ Tại thời điểm t = 1 s, con lắc đơn bắt đầu chuyển động về phía biên âm và ở vị trí x =  - A = - 40 cm khi t = 2 s.

+ Tại thời điểm t = 2 s, con lắc đang ở vị trí biên âm sẽ dịch chuyển về vị trí cân bằng và ở tại vị trí x = 0 khi t = 3 s.

2. Sử dụng thước kẻ để xác định li độ của con lắc tại các thời điểm.

Cách làm: Từ các thời điểm bài toán yêu cầu, dựng đường thẳng vuông góc với trục thời gian tại vị trí thời điểm đó, đường thẳng cắt đồ thị tại điểm nào thì ta kẻ đường thẳng song song với trục thời gian đi qua điểm cắt đó. Đường thẳng song song này cắt trục Ox tại điểm nào thì đó là li độ cần tìm.

Tại thời điểm t = 0 vật bắt đầu xuất phát nên $\left\{\begin{array}{l}A=40cm\\ x=40cm\end{array}\right.$

Tại thời điểm t = 0,5 s: $\left\{\begin{array}{l}A=40cm\\ x=20\sqrt{2}cm\end{array}\right.$

Tại thời điểm t = 2,0 s, con lắc đang ở biên âm: $\left\{\begin{array}{l}A=40cm\\ x=-40cm\end{array}\right.$

Câu hỏi trang 8 Vật lí 11: Pít - tông của một động cơ đốt trong dao động trên một đoạn thẳng dài 16 cm và làm cho trục khuỷu của động cơ quay đều (Hình 1.5). Xác định biên độ dao động của một điểm trên mặt pít-tông.

Lời giải:

Pít - tông của một động cơ đốt trong dao động trên một đoạn thẳng dài 16 cm tức là khoảng cách pít - tông dao động từ biên nọ sang biên kia được một đoạn 16 cm.

Biên độ dao động: $A=\frac{L}{2}=\frac{16}{2}=8cm$

Xem thêm các bài giải Vật lí 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 2: Mô tả dao động điều hoà

Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 3: Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hoà

Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 4: Bài tập về dao động điều hoà

Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Vật lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng