Giải Vật lí 11 Bài 1: Dao động điều hòa | Cánh diều

Giải Vật lí 11 Cánh diều Bài 1: Dao động điều hòa giúp các em học sinh lớp 11 có thêm
nhiều gợi ý tham khảo để biết cách trả lời các câu hỏi trang 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15,
16, 17 thuộc chủ đề 1 Dao động.
Giải Lý 11 Bài 1 Cánh diều các em sẽ hiểu được kiến thức lý thuyết về dao động điều hòa và
biết cách trả lời toàn bộ các câu hỏi của bài 1 Chủ đề 1 trong sách giáo khoa Vật lí 11. Đồng
thời qua đó giúp quý thầy cô tham khảo để soạn giáo án cho học sinh của mình.
Giải Vật lí 11 Cánh diều trang 6→17 Câu hỏi trang 6
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? Gợi ý đáp án
Dao động là chuyển động mà vật chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt gọi là vị trí cân bằng. Câu hỏi 1 trang 7
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. Gợi ý đáp án
Xây dựng phương án: Treo quả cầu ở một đầu lò xo, đầu còn lại của lò xo treo lên giá thí
nghiệm. Nối một sợi dây với quả cầu. Ban đầu, vật treo trên lò xo đứng yên, lò xo nằm trên trục
thẳng đứng. Ta tác dụng một lực kéo nhỏ lên sợi dây theo phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới.
Thực hiện phương án: Quan sát thấy lò xo dãn rồi co lần lượt, vật chuyển động qua lại quanh
vị trí ban đầu (vị trí cân bằng). Như vậy, ta có được dao động của vật treo ở đầu lò xo. Câu hỏi 2 trang 7
Nêu ví dụ về dao động mà bạn quan sát được trong thực tế Gợi ý đáp án
Dây đàn ghita dao động sau khi gảy, màng trống dao động sau khi gõ vào, con lắc đồng hồ dao
động, âm thoa dao động sau khi gõ vào, thuyền dao động (nhấp nhô lên xuống tại chỗ) trên mặt nước, … Câu hỏi 1 trang 8
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 Gợi ý đáp án
Giữ một đầu thước cố định, một đầu tự do (gắn/giữ một đầu thước trên mép bàn). Nhấn đầu
thước tự do xuống một biên độ nhỏ quan sát được nhưng không làm thước bị biến dạng,
không thể trở lại như ban đầu. Đầu thước sẽ chuyển động lên xuống quanh vị trí ban đầu (vị trí
cân bằng), đó có thể xem là dao động tự do của đầu thước Câu hỏi 2 trang 8
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 Gợi ý đáp án
Đáp án C. Nếu không có lực cản, mặt trống sẽ chuyển động quanh vị trí cân bằng không
ngừng sau tác động ban đầu là lực tác dụng khi gõ trống. Phương án a không đúng vì cánh
của con muỗi chuyển động là nhờ lực mà cơ cánh tác dụng liên tục để đập cánh. Phương án b
và phương án d không đúng vì các chuyển động này xảy ra trong quá trình chịu tác động liên
tục không ngừng (trong trận động đất, khi gió thổi). Câu hỏi trang 9
Từ đồ thị Hình 1.7, mô tả sự thay đổi li độ của xe theo thời gian Gợi ý đáp án
Đồ thị là đồ thị hàm sin. Vật bắt đầu chuyển động tại vị trí có li độ lớn nhất, sau đó li độ giảm
dần đến 0 rồi đến li độ nhỏ nhất. Li độ từ giá trị nhỏ nhất lại tăng dần đến 0 rồi đến giá trị lớn
nhất. Sau đó, quá trình lặp lại, li độ từ giá trị lớn nhất giảm dần, … Sự thay đổi diễn ra tuần hoàn, theo chu kì. Câu hỏi 1 trang 10
Tìm mối liên hệ giữa chu kì T và tần số f của dao động Gợi ý đáp án
Chu kì của dao động là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động. Tần số của dao động
là số dao động vật thực hiện được trong một giây.
Để tìm số dao động vật thực hiện được trong một giây, ta lấy thời gian 1s chia cho thời gian
thực hiện mỗi dao động, nghĩa là . Câu hỏi 2 trang 10
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 Gợi ý đáp án
Giá trị lớn nhất của li độ là 10 cm, do đó, biên độ dao động A = 10 cm.
Chu kì của dao động T = 120 ms = 0,12 s.
Tần số của dao động là: (Hz) Câu hỏi 1 trang 11
Thế nào là dao động điều hòa? Gợi ý đáp án
Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian. Câu hỏi 2 trang 11
Tần số góc và tần số của dao động điều hòa có liên hệ như thế nào Gợi ý đáp án
Tần số góc ω (đơn vị rad/s) gấp (2π) lần so với tần số f (đơn vị Hz) Câu hỏi trang 12
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. Gợi ý đáp án
a) Chu kì của dao động là s.
Tần số góc của dao động là: (rad/s).
b) Biên độ của dao động là m.
c) Vận tốc cực đại của vật là giá trị lớn nhất của vận tốc, m/s.
d) Gia tốc cực đại của vật là giá trị lớn nhất của gia tốc, m/s2. Câu hỏi trang 13
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, 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. Gợi ý đáp án
Xác định độ dốc: Đặt mép thước tiếp xúc với đồ thị tại điểm cần xét, mép thước là tiếp tuyến
của đồ thị tại điểm đó, độ dốc của đồ thị là độ dốc của đường thẳng tạo bởi mép thước.
Ta xác định được, độ dốc của đồ thị vận tốc – thời gian (Hình 1.12b) bằng 0 tại các thời điểm t
= 0,1 s; 0,3 s; 0,5 s; … Do đó, tại các thời điểm này, gia tốc của vật bằng 0.
Độ dốc của đồ thị li độ - thời gian có độ lớn cực đại tại các thời điểm t = 0,2 s; 0,4 s; 0,6 s; …
Do đó, tại các thời điểm này, gia tốc của vật đạt độ lớn cực đại. Câu hỏi 1 trang 14
Xác định pha của dao động tại vị trí 3 và vị trí 4 Gợi ý đáp án Li độ
Tại thời điểm t = 0, li độ x = A sau đó li độ giảm dần, vật chuyển động theo chiều âm. Do đó,
pha ban đầu của dao động là .
Vật chuyển động trong thời gian T/2 đến vị trí 3, thực hiện nửa dao động tương ứng với góc rad.
Pha của dao động tại vị trí 3 là (rad).
Vật chuyển động trong thời gian
đến vị trí 3, thực hiện dao động tương ứng với góc rad.
Pha của dao động tại vị trí 3 là (rad).