Trong chương trình Vật Lí 11, dao động điều hòa của con lắc lò xo là một chủ đề quan trọng. Việc nắm vững các đặc điểm và tính chất của dao động này là điều cần thiết để giải quyết các bài tập và hiểu sâu sắc hơn về hiện tượng dao động. Bài viết này sẽ giúp bạn Chọn Kết Luận đúng Khi Nói Về Dao động điều Hòa Của Con Lắc Lò Xo, đồng thời mở rộng kiến thức liên quan.
Dao động điều hòa của con lắc lò xo là gì?
Dao động điều hòa là một loại dao động tuần hoàn, trong đó li độ của vật dao động là một hàm sin (hoặc cosin) theo thời gian. Đối với con lắc lò xo, dao động điều hòa xảy ra khi bỏ qua mọi lực cản và ma sát.
Các đặc điểm chính của dao động điều hòa con lắc lò xo:
- Quỹ đạo: Quỹ đạo của vật dao động là một đoạn thẳng.
- Biên độ (A): Là độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng.
- Tần số góc (ω): Xác định tốc độ dao động, được tính bằng công thức: ω = √(k/m), trong đó k là độ cứng của lò xo và m là khối lượng của vật.
- Chu kỳ (T): Thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần. T = 2π/ω = 2π√(m/k)
- Tần số (f): Số dao động toàn phần vật thực hiện trong một giây. f = 1/T = ω/2π = 1/(2π)√(k/m)
- Li độ (x): Vị trí của vật so với vị trí cân bằng tại một thời điểm t. x = Acos(ωt + φ) (hoặc x = Asin(ωt + φ)), trong đó φ là pha ban đầu.
- Vận tốc (v): Vận tốc của vật biến thiên điều hòa theo thời gian và đạt giá trị cực đại tại vị trí cân bằng. v = -Aωsin(ωt + φ) (hoặc v = Aωcos(ωt + φ)). Vận tốc tỉ lệ với sin hoặc cosin của thời gian, không tỉ lệ thuận với thời gian.
- Gia tốc (a): Gia tốc của vật biến thiên điều hòa theo thời gian và tỉ lệ với li độ nhưng ngược dấu. a = -Aω²cos(ωt + φ) = -ω²x. Gia tốc đạt giá trị cực đại tại vị trí biên. Tương tự vận tốc, gia tốc tỉ lệ với sin hoặc cosin của thời gian, không tỉ lệ thuận với thời gian.
Ví dụ minh họa: Sơ đồ mô tả dao động điều hòa của con lắc lò xo, thể hiện rõ biên độ dao động A, vị trí cân bằng và chiều chuyển động của vật.
Các kết luận sai thường gặp về dao động điều hòa của con lắc lò xo:
- Quỹ đạo của dao động là đường hình sin. (Sai, quỹ đạo là đoạn thẳng)
- Vận tốc và gia tốc tỉ lệ thuận với thời gian. (Sai, vận tốc và gia tốc biến thiên điều hòa theo thời gian)
- Chu kỳ dao động phụ thuộc vào biên độ dao động. (Sai, chu kỳ chỉ phụ thuộc vào khối lượng và độ cứng của lò xo)
Bài tập ví dụ và phân tích:
Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 100 N/m và vật nặng có khối lượng 0.25 kg dao động điều hòa. Hãy xác định chu kỳ dao động của con lắc.
- Giải:
- Áp dụng công thức: T = 2π√(m/k)
- Thay số: T = 2π√(0.25/100) = 2π√(0.0025) = 2π * 0.05 ≈ 0.314 s
Kết luận:
Để chọn kết luận đúng khi nói về dao động điều hòa của con lắc lò xo, bạn cần nắm vững các khái niệm, công thức và đặc điểm của dao động này. Hãy cẩn thận với những kết luận sai thường gặp và luyện tập giải các bài tập để củng cố kiến thức. Việc hiểu rõ bản chất của dao động điều hòa sẽ giúp bạn tự tin hơn trong các bài kiểm tra và kỳ thi.
Minh họa đồ thị dao động điều hòa: Đồ thị thể hiện sự thay đổi tuần hoàn của li độ (x), vận tốc (v) và gia tốc (a) theo thời gian, nhấn mạnh mối quan hệ giữa chúng trong dao động điều hòa.
