Bài 1. Mô tả dao động trang 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 Vật lý 11 Chân trời sáng tạo: Sự dao động của các vật diễn ra phổ biến trong cuộc sống hàng ngày như...

Câu hỏi:

Sự dao động của các vật diễn ra phổ biến trong cuộc sống hàng ngày như: dao động của quả lắc đồng hồ (Hình 1.1a), dao động của cánh chim ruồi để giữ cho cơ thể bay tại chỗ trong không trung khi hút mật (Hình 1.1b). Vậy dao động có đặc điểm gì và được mô tả như thế nào?

Hướng dẫn giải :

Sử dụng những kiến thức đã được học, thông qua hai Ví dụ trên để nhận xét

Lời giải chi tiết :

Dao động là sự lặp đi lặp lại nhiều lần một trạng thái bình thường của một vật nào đó.

=> Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian và lặp đi lặp lại nhiều lần quanh vị trí cân bằng

Câu hỏi:

1. Từ một số dụng cụ đơn giản như: lò xo nhẹ, dây nhẹ không dãn, vật nặng và giá đỡ.

a) Em hãy thực hiện hai thí nghiệm sau:
– Cố định một đầu của lò xo, gần vật nặng vào đầu còn lại của lò xo như Hình 1.2a. Kéo vật nặng xuống một đoạn theo phương thẳng đứng và buông nhẹ.
– Cố định một đầu của dây nhẹ không dãn, gắn vật nặng vào đầu còn lại của dây. Kéo vật nặng để dây treo lệch một góc xác định và buông nhẹ.
b) Quan sát và mô tả chuyển động của các vật, nêu điểm giống nhau về chuyển động của chúng.

Hướng dẫn giải :

Thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn, quan sát các hiện tượng xảy ra

Lời giải chi tiết :

a) Các em thực hành theo hướng dẫn và quan sát hiện tượng.

b) Với con lắc lò xo: Con lắc dao động lên xuống quanh vị trí cân bằng và không vượt qua biên dao động.

Với con lắc đơn: Con lắc chuyển động quanh vị trí cân bằng trong mặt phẳng đứng đi qua điểm treo và vị trí ban đầu của vật và cũng không chuyển động qua biên dao động.

Đặc điểm chung của hai chuyển động là vật chuyển động qua lại quanh vị trí cân bằng và có biên dao động.

Câu hỏi:

2. Nêu một số ví dụ về dao động tuần hoàn.

3. Hãy nêu một ứng dụng của dao động tuần hoàn trong cuộc sống.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng kiến thức về dao động, tìm hiểu về dao động trong SGK và Internet đưa ra ví dụ

Lời giải chi tiết :

2. Dao động của con lắc đồng hồ, chuyển động của con lắc đơn; chuyển động lên xuống của lò xo; dao động của sóng điện từ,…

3. Ứng dụng vào chuyển động của pit-tông trong động cơ xe, dao động con lắc đồng hồ,...

Câu hỏi:

Nêu một số ví dụ về các vật dao động tự do trong thực tế.

Hướng dẫn giải :

Áp dụng kiến thức thực tế về dao động tự do

Lời giải chi tiết :

Ứng dụng của con lắc lò xo và con lắc đơn.

Câu hỏi:

Nhận xét về hình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4.

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình 1.4, liên hệ với đồ thị hàm số đã học

Lời giải chi tiết :

Hình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4 là đồ thị theo dạng hình cosin.

Câu hỏi:

Quan sát Hình 1.5 và chỉ ra những điểm:

a) Có tọa độ dương, âm hoặc bằng 0.

b) Có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.

c) Gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình, sử dụng phương pháp đồ thị, đọc các giá trị

Lời giải chi tiết :

a) Các điểm G, P có tọa độ dương; điểm E, M, R có tọa độ âm; điểm F, H, N, Q có tọa độ bằng 0.

b) Các điểm E, G, M, P, R có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.

c) Các cặp điểm G và P; F và N; H và Q; E, M và R là những điểm gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.

Câu hỏi:

Một con ong mật đang bay tại chỗ trong không trung (Hình 1.6), đập cánh với tần số khoảng 300 Hz. Xác định số dao động mà cánh ong mật thực hiện trong 1s và chu kì dao động của cánh ong.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào kiến thức đã học về chu kì, áp dụng công thức tính chu kì \(T = \frac{1}{f}\)

Lời giải chi tiết :

Cánh ong mật này thực hiện 300 dao động trong 1s

Chu kì dao động của cánh ong là: \(T = \frac{1}{f} = \frac{1}{{300}} = 0,003s\)

Câu hỏi:

Quan sát Hình 1.7, so sánh biên độ và li độ của hai dao động 1 và 2 tại mỗi thời điểm.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng phương pháp đồ thị, quan sát biên độ và li độ

Lời giải chi tiết :

Hai dao động có cùng biên độ.

Ở cùng một thời điểm khi dao động 1 ở vị trí cân bằng thì dao động 2 ở vị trí bên và ngược lại.

Câu hỏi:

Dựa vào dữ kiện trong câu Thảo luận 6, xác định tần số góc khi ong đập cánh. Xem biên độ dao động của cánh ong là không đổi.

Hướng dẫn giải :

Áp dụng công thức tính tần số góc \(\omega = 2\pi f\)

Lời giải chi tiết :

Tần số góc khi ong đập cánh là: \(\omega = 2\pi f = 2\pi .300 = 600\pi rad/s\)

Câu hỏi:

Quan sát đồ thị li độ - thời gian của hai dao động điều hòa được thể hiện trong Hình 1.8. Hãy xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi vật dao động và độ lệch pha giữa hai dao động.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng kiến thức đã học, đọc các giá trị tương ứng

Lời giải chi tiết :

Độ lệch pha của 2 dao động là Δφ=π

Câu hỏi:

Xác định độ lệch pha dao động trong Hình 1.9.

Hướng dẫn giải :

Sử dụng công thức tính độ lệch pha, xác định pha ban đầu trong từng hình

Lời giải chi tiết :

Pha ban đầu của Hình 1.9a là: φ=\( - \frac{\pi }{2}\) (rad)

Pha ban đầu của Hình 1.9b là: φ=−π(rad)

Độ lệch pha của 2 dao động là: Δφ=\( - \frac{\pi }{2} - ( - \pi ) = \frac{\pi }{2}\) (rad)

Câu hỏi:

Xét vật thứ nhất bắt đầu dao động điều hòa từ vị trí cân bằng, vị trí thứ hai dao động điều hòa với biên độ lớn gấp hai lần, cùng chu kì và lệch pha Δφ=\(\frac{\pi }{4}\)rad so với vật thứ nhất. Vẽ phác đồ thị li độ - thời gian của hai vật trong hai chu kì dao động đầu tiên.

Hướng dẫn giải :

Áp dụng kiến thức đã học, hình dạng đồ thị hàm cos

Lời giải chi tiết :

Dao động 1 vẽ với biên độ A và chu kì T

Dao động 2 có cùng chu kì với dao động 1 và biên độ A₂=2A vị trí đầu tiên của dao động thứ hai bằng \(\frac{{\sqrt 2 }}{2}\)A2 và ở thời điểm T/8 thì dao động 2 sẽ đi qua vị trí cân bằng.

Cứ thế tiếp tục vẽ 2 chu kì dao động của hai dao động

Đường màu xanh là dao động thứ nhất, đường màu đỏ là dao động thứ 2

Câu hỏi:

Tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng thực tiễn của hiện tượng dao động.

Hướng dẫn giải :

Tìm hiểu trong SGK, internet, áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết :

Có nhiều loại dao động, mỗi loại dao động lại có những ứng dụng khác nhau như ứng dụng của dao động tắt dần trong thực tế như cửa đóng tự động, giảm xóc xe máy, ô tô, … được coi là những dao động tắt dần có lợi.

Câu hỏi:

Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi dao động và độ lệch pha giữa hai dao động có đồ thị li độ - thời gian như trong Hình 1P.1.

Hướng dẫn giải :

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Vẽ phác đồ thị li độ – thời gian của hai dao động điều hoà trong các trường hợp:

a) Cùng biên độ, chu kì của dao động thứ nhất bằng ba lần chu kì của dao động thứ hai.

b) Biên độ của dao động thứ nhất bằng hai lần biên độ của dao động thứ hai, cùng chu kì, cùng pha.

c) Cùng biên độ, cùng chu kì và có độ lệch pha là π rad.

Hướng dẫn giải :

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết :

Dao động thứ nhất là đường màu xanh, dao động thứ hai là đường màu đỏ

a) Cùng biên độ, chu kì của dao động thứ nhất bằng ba lần chu kì của dao động thứ hai.

b) Biên độ của dao động thứ nhất bằng hai lần biên độ của dao động thứ hai, cùng chu kì, cùng pha.

c) Cùng biên độ, cùng chu kì và có độ lệch pha là π rad.