Với giải bài tập Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà sách Cánh diều hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật Lí 11 Cánh diều Bài 1.

Giải Vật Lí 11 Cánh diều Bài 1: Dao động điều hoà

Hằng ngày, chúng ta thấy rất nhiều chuyển động, trong đó, vật chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Mở đầu trang 6 Vật Lí 11: Hằng ngày, chúng ta thấy rất nhiều chuyển động, trong đó, vật chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. Chuyển động của người chơi đu là một ví dụ như vậy (Hình 1.1).

Những chuyển động đó được gọi là dao động. Mô tả dao động như thế nào?

Lời giải:

Dao động là sự chuyển động qua lại của vật quanh một vị trí cân bằng xác định.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Dùng một lò xo, một quả cầu nhỏ bằng kim loại, sợi dây và giá thí nghiệm, thảo luận với bạn xây dựng phương án và thực hiện phương án tạo ra dao động

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 1 trang 7 Vật Lí 11: Dùng một lò xo, một quả cầu nhỏ bằng kim loại, sợi dây và giá thí nghiệm, thảo luận với bạn xây dựng phương án và thực hiện phương án tạo ra dao động của quả cầu treo ở một đầu lò xo.

Lời giải:

Phương án thí nghiệm như sau:

- Một đầu lò xo móc vào giá treo nằm ngang (lò xo có chiều dài ban đầu ℓ₀)

- Đầu còn lại gắn quả cầu nhỏ bằng kim loại. Tại VTCB, lò xo dãn ra một đoạn ∆ℓ₀.

- Dùng tay kéo vật theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới sau đó thả tay để lò xo dao động.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Quả cầu kim loại nhỏ, sợi dây mảnh nhẹ, giá thí nghiệm

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Thực hành, khám phá trang 7 Vật Lí 11:

Dụng cụ

Quả cầu kim loại nhỏ, sợi dây mảnh nhẹ, giá thí nghiệm.

Tiến hành

+ Treo quả cầu vào giá thí nghiệm.

+ Khi quả cầu đứng yên tại vị trí cân bằng, dây treo có phương thẳng đứng, kéo quả cầu khỏi vị trí cân bằng một đoạn nhỏ rồi buông tay cho quả cầu chuyển động (Hình 1.2).

+ Mô tả chuyển động của quả cầu.

Lời giải:

Quả cầu sẽ chuyển động từ vị trí bắt đầu được thả (tạm gọi là biên A) về vị trí cân bằng (vị trí lúc chưa bị kéo lệch đi – vị trí B) và chuyển động sang phía đối diện tạm gọi là biên C (có độ cao bằng với độ cao của biên A). Sau đó từ vị trí biên C chuyển động về vị trí cân bằng B và trở về biên A. Cứ như thế, chuyển động sẽ lặp đi lặp lại nhiều lần. Nếu không có ma sát thì chuyển động của quả cầu diễn ra trong khoảng thời gian rất dài.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Nêu ví dụ về dao động mà bạn quan sát được trong thực tế

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 2 trang 7 Vật Lí 11: Nêu ví dụ về dao động mà bạn quan sát được trong thực tế.

Lời giải:

Ví dụ về dao động mà em quan sát được trong thực tế:

- Dao động của xích đu.

- Dao động của pít tông trong động cơ.

- Dao động của cành cây trước gió.

…

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Với một cái thước mỏng đàn hồi, hãy đề xuất phương án tạo ra dao động tự do của thước và mô tả cách làm

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 3 trang 8 Vật Lí 11: Với một cái thước mỏng đàn hồi, hãy đề xuất phương án tạo ra dao động tự do của thước và mô tả cách làm.

Lời giải:

Bố trí thí nghiệm như hình trên:

- Một đầu thước đặt trên mặt bàn, dùng một tay giữ chặt đầu thước đó lại.

- Dùng tay còn lại gẩy mạnh đầu còn lại của thước.

Ta thấy đầu thước tự do dao động quay vị trí cân bằng. Gẩy càng mạnh thì thước dao động càng mạnh và ngược lại.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Nếu bỏ qua lực cản, chuyển động nào sau đây là dao động tự do

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Luyện tập 1 trang 8 Vật Lí 11: Nếu bỏ qua lực cản, chuyển động nào sau đây là dao động tự do:

A. Một con muỗi đang đập cánh.

B. Tòa nhà rung chuyển trong trận động đất.

C. Mặt trống rung động sau khi gõ.

D. Bông hoa rung rinh trong gió nhẹ.

Lời giải:

A, B, D luôn có lực tác dụng trong lúc chuyển động.

C - Mặt trống rung động sau khi gõ sẽ dao động qua lại quanh VTCB (vị trí đứng yên của mặt trống lúc chưa gõ).

Đáp án đúng là: C.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Từ đồ thị Hình 1.7, mô tả sự thay đổi li độ của xe theo thời gian

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 4 trang 9 Vật Lí 11: Từ đồ thị Hình 1.7, mô tả sự thay đổi li độ của xe theo thời gian.

Lời giải:

Li độ của xe thay đổi theo thời gian dưới dạng đồ thị có đường hình sin.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Tìm mối liên hệ giữa chu kì T và tần số f của dao động

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 5 trang 10 Vật Lí 11: Tìm mối liên hệ giữa chu kì T và tần số f của dao động.

Lời giải:

Ta đã biết:

T: chu kì là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động.

f: tần số là số dao động vật thực hiện được trong một giây.

$\Rightarrow f=\frac{1}{T}$

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Xác định biên độ, chu kì và tần số của dao động có đồ thị li độ – thời gian được biểu diễn ở Hình 1.9

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Luyện tập 2 trang 10 Vật Lí 11: Xác định biên độ, chu kì và tần số của dao động có đồ thị li độ – thời gian được biểu diễn ở Hình 1.9.

Lời giải:

Biên độ: A = 10 cm

Chu kì: T = 120 ms

Tần số: $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{{120.10}^{-3}}=\frac{25}{3}Hz$

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Tim co bóp theo nhịp do được điều khiển bằng một hệ thống các xung điện dẫn truyền trong cơ tim

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Vận dụng trang 10 Vật Lí 11: Tim co bóp theo nhịp do được điều khiển bằng một hệ thống các xung điện dẫn truyền trong cơ tim. Máy điện tim ghi nhận những xung điện này và hiển thị dưới dạng đường điện tâm đồ. Đó là những đường gấp khúc, lên xuống biến thiên theo nhịp co bóp của tim.

Dựa vào hình ảnh điện tâm đồ ở Hình 1.10, xác định chu kì đập của tim. Biết rằng mỗi khoảng vuông (theo chiều ngang) tương ứng với khoảng thời gian 0,12 s.

Lời giải:

Xác định chu kì T dựa vào việc tính độ dài từ A đến B.

Từ A đến B có xấp xỉ 7,5 ô vuông.

Suy ra chu kì T = 7,5.0,12 = 0,9 s

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Thế nào là dao động điều hoà?

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 6 trang 11 Vật Lí 11: Thế nào là dao động điều hoà?

Lời giải:

Dao động điều hoà là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hoặc sin) của thời gian, được biểu diễn dưới dạng x = Acos(ωt + φ).

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Tần số góc và tần số của dao động điều hoà có liên hệ như thế nào?

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 7 trang 11 Vật Lí 11: Tần số góc và tần số của dao động điều hoà có liên hệ như thế nào?

Lời giải:

Mối liên hệ giữa tần số góc và tần số: $\omega =\frac{2\pi }{T}=2\pi f$.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Dựa vào đồ thị Hình 1.12, xác định các đại lượng sau a) Tần số góc của dao động

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 8 trang 12 Vật Lí 11: Dựa vào đồ thị Hình 1.12, xác định các đại lượng sau:

a) Tần số góc của dao động.

b) Biên độ của dao động.

c) Vận tốc cực đại của vật dao động.

d) Gia tốc cực đại của vật dao động.

Lời giải:

a) Từ đồ thị hình 1.12a ta xác định được chu kì T = 0,4 s

Tần số góc: $\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2\pi }{\mathrm{0,4}}=5\pi \left(rad/s\right)$

b) Biên độ: A = 0,02 m = 2 cm

c) Từ đồ thị hình 1.12b ta xác định được vận tốc cực đại: v_max = 0,3 m/s

d) Từ đồ thị hình 1.12c ta xác định được gia tốc cực đại: a_max = 5 m/s²

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Dựa vào độ dốc của đồ thị li độ - thời gian, ta có thể xác định vận tốc của xe kĩ thuật số tại mỗi thời điểm

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Tìm hiểu thêm trang 13 Vật Lí 11: Dựa vào độ dốc của đồ thị li độ - thời gian, ta có thể xác định vận tốc của xe kĩ thuật số tại mỗi thời điểm. Từ các số liệu này, có thể vẽ được đồ thị hình sin biểu diễn sự liên hệ giữa vận tốc và thời gian (Hình 1.12b). Ví dụ, trong Hình 1.12a, tại t = 0, độ dốc của đồ thị li độ – thời gian bằng 0, vận tốc bằng 0. Khi t tăng từ 0 s đến 0,2 s, độ dốc âm, vận tốc có giá trị âm. Tại t = 0,2 s, độ dốc bằng 0 một lần nữa. Từ t = 0,2 s đến t = 0,4 s, độ dốc dương, vận tốc có giá trị dương. Độ dốc của đồ thị li độ – thời gian có độ lớn cực đại tại các thời điểm t = 0,1 s; 0,3 s; 0,5 s... Bằng cách tương tự, dựa vào độ dốc của đồ thị vận tốc – thời gian ở Hình 1.12b, ta có thể tìm được gia tốc của xe tại mỗi thời điểm và vẽ được đồ thị hình sin như Hình 1.12c.

Dựa vào các đồ thị ở Hình 1.12, tìm:

Các thời điểm gia tốc của xe bằng 0.

Các thời điểm gia tốc của xe cực đại.

Giải thích cách làm.

Lời giải:

Dựa vào độ dốc của đồ thị vận tốc – thời gian ta có thể xác định được gia tốc của vật.

- Tại các thời điểm t = 0,1 s; 0,3 s; 0,5 s gia tốc của xe bằng 0 vì độ dốc của đồ thị (v – t) tại các thời điểm đó bằng 0.

- Tại các thời điểm t = 0,2 s; 0,4 s; 0,6 s gia tốc của xe cực đại vì độ dốc của đồ thị (v – t) tại các thời điểm đó lớn nhất.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Xác định pha của dao động tại vị trí 3 và vị trí 4

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Câu hỏi 9 trang 14 Vật Lí 11: Xác định pha của dao động tại vị trí 3 và vị trí 4.

Lời giải:

Tại thời điểm ban đầu, vật xuất phát ở biên dương đi về VTCB.

Từ vị trí 1 đến vị trí 5 vật thực hiện được 1 dao động toàn phần.

Pha của dao động tại một thời điểm được tính bằng số phần đã thực hiện của một chu kì, kể từ khi bắt đầu chu kì đó. Một dao động tương ứng với góc 2π.

- Tại vị trí số 3, vật thực hiện được một nửa chu kì nên pha dao động: $2\pi .\frac{1}{2}=\pi rad$.

- Tại vị trí số 4, vật đã thực hiện được $\frac{3}{4}$ chu kì nên pha của dao động khi đó là: $2\pi .\frac{3}{4}=\frac{3\pi }{2}rad$

Lưu ý: ta có thể sử dụng cách viết phương trình dao động điều hoà sau đó sẽ tìm được pha của dao động tại các thời điểm tương ứng.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Một vật dao động điều hòa với phương trình li độ: x=5cos(10πt+φ/2)(cm). Xác định pha của dao động tại thời điểm 1/30 s

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Luyện tập 3 trang 14 Vật Lí 11: Một vật dao động điều hòa với phương trình li độ: $x=5\cos \left(10\pi t+\frac{\phi }{2}\right)\left(cm\right)$. Xác định pha của dao động tại thời điểm $\frac{1}{30}$s.

Lời giải:

Pha của dao động tại thời điểm $\frac{1}{30}$s: $10\pi t+\frac{\phi }{2}=10\pi \cdot \frac{1}{30}+\frac{\phi }{2}=\frac{\pi }{3}+\frac{\phi }{2}\left(rad\right)$.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Mô tả trạng thái của hai vật dao động ở thời điểm t3 và t4, trong đồ thị Hình 1.14

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Luyện tập 4 trang 15 Vật Lí 11: Mô tả trạng thái của hai vật dao động ở thời điểm t₃ và t₄, trong đồ thị Hình 1.14.

Lời giải:

- Tại thời điểm t₃ cả 2 vật dao động đều có li độ bằng 0 (ở VTCB) và di chuyển theo chiều âm (đi ra biên âm).

- Tại thời điểm t₄ cả 2 vật dao động đều ở biên âm (tương ứng với dao động của chúng) và đang chuyển động hướng về VTCB.

Nhận xét: hai dao động trên cùng pha.

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác:

Đồ thị Hình 1.18 biểu diễn hai dao động ngược pha. Dựa vào đồ thị, xác định độ lệch pha của hai dao động này

Giải Vật Lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà - Cánh diều

Luyện tập 5 trang 16 Vật Lí 11: Đồ thị Hình 1.18 biểu diễn hai dao động ngược pha. Dựa vào đồ thị, xác định độ lệch pha của hai dao động này.

Lời giải:

Hai dao động cùng chu kì dao động là T

Độ lệch thời gian của hai dao động khi cùng trạng thái là $\frac{T}{2}$

Độ lệch pha của hai dao động: $\Delta \phi =\frac{\Delta t}{T}=\frac{\frac{T}{2}}{T}=\frac{1}{2}$ dao động

Một dao động tương ứng với 2π (rad)

$\Rightarrow \Delta \phi =\frac{1}{2}.2\pi =\pi \left(rad\right)$

Lời giải bài tập Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hoà hay khác: