intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Lý thuyết vật lý 12 - THPT Phong Điền

Chia sẻ: Nguyễn đức Trí | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:95

174
lượt xem
56
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cơ học chất điểm nghiên cứu chuyển động của vật mà không chú ý đến các phần khác nhau của vật, coi toàn thể vật như một điển có khối lượng của vật ( chất điểm ). Có thể làm như vậy nếu kích thước của vật rất nhỏ so với quỹ đạo hoặc nếu vật chuyển động tịnh tiến, ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Lý thuyết vật lý 12 - THPT Phong Điền

  1. 1 M cl c Trang M cl c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Chương 1 - Đ NG L C H C V T R N 6 1.1 Chuy n đ ng t nh ti n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1.1 Kh i tâm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1.2 Đ nh nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1.3 Gia t c c a chuy n đ ng t nh ti n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1.4 Đ ng năng c a v t r n chuy n đ ng t nh ti n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c. Gia t c góc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Đ c đi m c a chuy n đ ng quay. T c đ góc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 Chuy n đ ng quay đ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.3 Gia t c c a chuy n đ ng quay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.4 Chuy n đ ng quay bi n đ i đ u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.5 V n t c và gia t c c a các đi m trên v t r n quay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Phương trình cơ b n c a chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c. Momen quán tính c a v t r n hình tr tròn và hình c u đ i v i tr c c a nó . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 Momen c a l c. M c quán tính trong chuy n đ ng quay . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.2 Phương trình cơ b n c a chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c . . . . . . . . 9 1.3.3 Momen quán tính c a v t r n hình tr tròn và hình c u đ i v i tr c c a nó . . . . . . 10 1.4 Momen đ ng lư ng. Đ nh lu t b o toàn momen đ ng lư ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.1 Momen đ ng lư ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.2 Đ nh lu t b o toàn momen đ ng lư ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.5 Đ ng năng c a v t r n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.1 Đ ng năng c a v t r n quay quanh m t tr c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.2 Đ ng năng c a v t r n chuy n đ ng ph ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Chương 2 - DAO Đ NG CƠ H C 13 2.1 Dao đ ng tu n hoàn và dao đ ng đi u hòa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.1 Dao đ ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.2 Dao đ ng tu n hoàn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.3 Dao đ ng đi u hòa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.4 V n t c và gia t c trong dao đ ng đi u hòa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.5 Liên h gi a dao đ ng đi u hòa v i chuy n đ ng tròn đ u . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.6 Dao đ ng t do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Dao đ ng c a con l c lò xo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.1 Mô t dao đ ng c a con l c lò xo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
  2. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 2.2.2 Phương trình đ ng l c h c c a con l c lò xo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.3 Năng lư ng trong dao đ ng đi u hòa c a con l c lò xo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 Đ l ch pha c a hai dao đ ng, phương pháp gi ng đ Frexnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3.1 Đ l ch pha c a hai dao đ ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3.2 Phương pháp gi n đ Frexnen, t ng h p hai dao đ ng đi u hòa . . . . . . . . . . . . . 18 2.4 Dao đ ng đi u hòa c a con l c đơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4.1 Mô t dao đ ng c a con l c đơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4.2 Phương trình đ ng l c h c c a con l c đơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4.3 Năng lư ng trong dao đ ng đi u hòa c a con l c đơn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5 Con l c v t lý . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5.1 Đ nh nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5.2 Phương trình đ ng l c h c c a con l c v t lý . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.6 Dao đ ng t t d n, dao đ ng cư ng b c, c ng hư ng cơ h c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.6.1 Dao đ ng t t d n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.6.2 Dao đ ng cư ng b c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.6.3 C ng hư ng cơ h c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Chương 3 - SÓNG CƠ H C. ÂM H C 23 3.1 Hi n tư ng sóng trong cơ h c . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.1 Đ nh nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.2 Phân lo i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.3 Nh ng đ i lư ng đ c trưng c a sóng . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 23 3.1.4 Phương trình truy n sóng . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2 Hi n tư ng giao thoa sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2.1 Thí nghi m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2.2 Đ nh nghĩa đ l ch pha. Gi i thích hi n tư ng giao thoa sóng . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2.3 Đi u ki n đ có hi n tư ng giao thoa sóng . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3 Sóng d ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3.1 Thí nghi m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3.2 Gi i thích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3.3 Đi u ki n đ có sóng d ng . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 27 3.4 Sóng âm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4.1 Dao đ ng âm và sóng âm . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4.2 Môi trư ng truy n âm . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4.3 Nh ng đ c trưng sinh lí c a âm . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 28 3.5 Hi u ng Đ p-ple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 30 3.5.1 Thí nghi m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 30 3.5.2 Gi i thích hi n tư ng . . . . . . . . . . . . . . . . ...... . . . . . . . . . . . . . . 30 Chương 4 - DÒNG ĐI N XOAY CHI U 31 4.1 Nguyên t c t o ra dòng đi n xoay chi u . . . . . . . . . . . . . . ... . .. . . . . . . . . . . 31 4.1.1 Cách t o ra dòng đi n xoay chi u . . . . . . . . . . . . . . ... . .. . . . . . . . . . . 31 4.1.2 Hi u đi n th và cư ng đ dòng đi n xoay chi u . . . . . ... . .. . . . . . . . . . . 31 4.1.3 Hi u đi n th và cư ng đ dòng đi n hi u d ng . . . . . . ... . .. . . . . . . . . . . 32 4.1.4 Lý do s d ng giá tr hi u đi n th và cư ng đ dòng đi n hi u d ng . . . . . . . . . . 32 4.2 Đ nh lu t Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . .. . . . . . . . . . . 33 2 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  3. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 4.2.1 Đ nh lu t Ohm cho đo n m ch ch a đi n tr thu n R . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.2.2 Đ nh lu t Ohm cho đo n m ch ch a cu n c m có đ t c m L . . . . . . . . . . . . . 33 4.2.3 Đ nh lu t Ohm cho đo n m ch ch a t đi n có đi n dung C . . . . . . . . . . . . . . 34 4.2.4 Đ nh lu t Ohm cho đo n m ch RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.2.5 Hi n tư ng c ng hư ng đi n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.3 Công su t c a dòng đi n xoay chi u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3.1 Công su t t c th i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3.2 Công su t trung bình trong m t chu kì . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3.3 Công su t trung bình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3.4 H s công su t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3.5 Ý nghĩa c a h s công su t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.3.6 Lý do tăng h s công su t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.4 Máy phát đi n xoay chi u. Đ ng cơ không đ ng b ba pha. Máy bi n áp . . . . . . . . . . . . 38 4.4.1 Máy phát đi n xoay chi u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.4.2 Đ ng cơ không đ ng b ba pha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.4.3 Máy bi n áp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.4.4 Truy n t i đi n năng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Chương 5 - DAO Đ NG. SÓNG ĐI N T 47 5.1 Dao đ ng đi n t trong m ch LC . S chuy n hóa và b o toàn năng lư ng trong m ch dao đ ng LC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ..... .. ... 47 5.1.1 S bi n thiên đi n tích và dòng đi n trong m ch dao đ ng . . . . .. ..... .. ... 47 5.1.2 Hi u đi n th và cư ng đ dòng đi n trong m ch dao đ ng LC . .. ..... .. ... 48 5.1.3 S chuy n hóa và b o toàn năng lư ng trong m ch dao đ ng LC .. ..... .. ... 48 5.2 Đi n trư ng. Sóng đi n t . Các tính ch t c a sóng đi n t . . . . . . . . .. ..... .. ... 49 5.2.1 Đi n trư ng bi n thiên và t trư ng bi n thiên . . . . . . . . . . .. ..... .. ... 49 5.2.2 Sóng đi n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ..... .. ... 50 5.2.3 Các tính ch t c a sóng đi n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ..... .. ... 51 5.3 S truy n sóng vô tuy n đi n. Nguyên lí phát và thu sóng vô tuy n đi n .. ..... .. ... 51 Chương 6 - SÓNG ÁNH SÁNG 53 6.1 Tán s c ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.1.1 Thí nghi m Newton v hi n tư ng tán s c ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.1.2 Thí nghi m v ánh sáng đơn s c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.1.3 T ng h p ánh sáng tr ng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6.2 Nhi u x ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.2.1 Thí nghi m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.2.2 Đ nh nghĩa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.3 Giao thoa ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.3.1 Thí nghi m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.3.2 Gi i thích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.3.3 Bư c sóng ánh sáng và màu s c ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 6.3.4 Đo bư c sóng b ng phương pháp giao thoa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6.4 Máy quang ph . Các lo i quang ph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.4.1 Chi t su t c a môi trư ng và bư c sóng ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 6.4.2 Máy quang ph .................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  4. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 6.4.3 Quang ph liên t c . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 59 6.4.4 Quang ph v ch phát x ............... ........ . . . . . . . . . . . 60 6.4.5 Quang ph v ch h p th ............... ........ . . . . . . . . . . . 60 6.4.6 Hi n tư ng đ o s c các v ch quang ph : . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 61 6.4.7 Phép phân tích quang ph và ti n l i c a phép phân tích quang ph . . . . . . . . . . 62 6.5 Tia h ng ngo i. Tia t ngo i. Tia X . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 62 6.5.1 Thí nghi m phát hi n tia h ng ngo i và tia t ngo i ........ . . . . . . . . . . . 62 6.5.2 Tia h ng ngo i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 63 6.5.3 Tia t ngo i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 63 6.6 Tia Ronghen ( Tia X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 64 6.6.1 ng Ronghen ( Tia X) . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 64 6.6.2 B n ch t, tính ch t và ng d ng c a tia Ronghen . ........ . . . . . . . . . . . 64 6.6.3 Gi i thích cơ ch phát ra tia Ronghen . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 65 6.6.4 Tác d ng quang đi n c a tia Ronghen . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 65 6.6.5 Công th c v tia Ronghen . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 66 6.7 Thuy t đi n t ánh sáng. Thang sóng đi n t . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 66 6.7.1 Thuy t đi n t ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . . . . . . . . . . . 66 6.7.2 Thang sóng đi n t .................. ........ . . . . . . . . . . . 66 Chương 7 - LƯ NG T ÁNH SÁNG 68 7.1 Hi n tư ng quang đi n ngoài. Các đ nh lu t quang đi n . . . .............. . . . . 68 7.1.1 Thí nghi m Hecxơ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 68 7.1.2 Thí nghi m v i t bào quang đi n . . . . . . . . . . . .............. . . . . 68 7.2 Thuy t lư ng t ánh sáng. Gi i thích các đ nh lu t quang đi n. Lư ng tính sóng - h t ca ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 69 7.2.1 Các đ nh lu t quang đi n . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 69 7.2.2 Thuy t lư ng t ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 70 7.2.3 Gi i thích các đ nh lu t quang đi n . . . . . . . . . . .............. . . . . 70 7.2.4 Lư ng tính sóng - h t c a ánh sáng . . . . . . . . . . .............. . . . . 71 7.3 Hi n tư ng quang đi n trong. Quang đi n tr . Pin quang đi n .............. . . . . 72 7.3.1 Hi n tư ng quang d n . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 72 7.3.2 Quang tr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 73 7.3.3 Pin quang đi n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 73 7.4 Quang ph v ch c a nguyên t Hidro . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 74 7.4.1 M u nguyên t Bo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 74 7.4.2 Gi i thích s hình thành quang ph v ch c a nguyên t Hidro . . . . . . . . . . . . . 75 7.5 H p th ánh sáng. Ph n x l c l a. Màu s c c a các v t . . . .............. . . . . 76 7.5.1 H p th ánh sáng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 76 7.5.2 Ph n x l c l a. Màu s c c a các v t . . . . . . . . . .............. . . . . 77 7.5.3 S phát quang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 77 7.5.4 Sơ lư t v Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 78 7.5.5 ng d ng c a tia laze . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. . . . . 78 Chương 8 - SƠ LƯ T V THUY T TƯƠNG Đ I H P 79 8.1 Hai tiên đ c a thuy t tương đ i h p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.1.1 H n ch c a cơ h c c đi n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  5. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 8.1.2 Các tiên đ c a Einstein . . . . . . . ..... ... ..... ... . . . . . . . . . . . . 79 8.2 H qu c a thuy t tương đ i h p . . . . . . ..... ... ..... ... . . . . . . . . . . . . 79 8.2.1 S đ ng th i ho c th t trư c sau c a hai bi nc là tương đi . . . . . . . . . . . . 79 8.2.2 S co l i chi u dài . . . . . . . . . . ..... ... ..... ... . . . . . . . . . . . . 80 8.2.3 S trôi ch m c a th i gian . . . . . ..... ... ..... ... . . . . . . . . . . . . 80 8.2.4 C ng v n t c . . . . . . . . . . . . . ..... ... ..... ... . . . . . . . . . . . . 80 8.3 H th c Einstein gi a năng lư ng và kh i lư ng . . . ... ..... ... . . . . . . . . . . . . 80 Chương 9 - PH N NG H T NHÂN 81 9.1 L c h t nhân. Đ h t kh i. Năng lư ng liên k t h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81 9.1.1 L c h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81 9.1.2 Đ h t kh i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82 9.1.3 Năng lư ng liên k t h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82 9.2 Ph n ng h t nhân. Năng lư ng c a ph n ng h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83 9.2.1 Ph n ng h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83 9.2.2 Các đ nh lu t b o toàn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83 9.2.3 Đ h t kh i c a ph n ng h t nhân. Năng lư ng c a ph n ng h t nhân . . . . . .. 83 9.3 S phóng x . Đ nh lu t phóng x . Đ ng v phóng x . ng d ng c a đ ng v phóng x . . .. 84 9.3.1 S phóng x ....................................... .. 84 9.3.2 Đ nh lu t phóng x ................................... .. 85 9.3.3 Đ phóng x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86 9.3.4 Các quy t c d ch chuy n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86 9.3.5 ng d ng c a đ ng v phóng x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87 9.4 Ph n ng phân h ch. Ph n ng dây chuy n. Sơ lư t v lò ph n ng và nhà máy phát đi n h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88 9.4.1 Ph n ng phân h ch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88 9.4.2 Ph n ng dây chuy n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88 9.4.3 Sơ lư t v lò ph n ng và nhà máy phát đi n h t nhân . . . . . . . . . . . . . . . .. 89 9.5 Ph n ng nhi t h ch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90 Chương 10 - T VÔ CÙNG L N Đ N VÔ CÙNG BÉ 92 10.1 Các h t sơ c p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 10.1.1 H t sơ c p là gì? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 10.1.2 Các đ c trưng c a h t sơ c p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 10.1.3 Ph n h t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 10.1.4 Phân lo i h t sơ c p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 10.1.5 Tương tác c a các h t sơ c p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 10.1.6 H t quac ( quak) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 10.2 M t tr i và h m t tr i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 10.2.1 H m t tr i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 10.2.2 M t Tr i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 10.2.3 Trái Đ t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 10.2.4 M t Trăng- v tinh c a Trái Đ t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 10.3 Các sao. Thiên hà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 10.3.1 Các sao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 10.3.2 Thiên hà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  6. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n Chương 1 Đ NG L C H C V T R N Cơ h c ch t đi m nghiên c u chuy n đ ng c a v t mà không chú ý đ n các ph n khác nhau c a v t, coi toàn th v t như m t đi n có kh i lư ng c a v t ( ch t đi m). Có th làm như v y n u kích thư c c a v t r t nh so v i qu đ o ho c n u v t chuy n đ ng t nh ti n, m i đi m c a v t chuy n đ ng gi ng h t nhau. Ph n cơ h c nghiên c u đ n hình d ng, kích thư c c a nó, nghĩa là xét chuy n đ ng c a toàn th v t r n g i là Đ ng l c h c v trn. 1.1 Chuy n đ ng t nh ti n 1.1.1 Kh i tâm T a đ kh i tâm đư c xác đ nh b i: x m + x2 m2 + . . . mi xi  G = 1 1 x = m1 + m2 + . . . M M= mi vi (1.1) yG = y1 m1 + y2 m2 + . . . = mi yi  m1 + m2 + . . . M 1.1.2 Đ nh nghĩa Chuy n đ ng t nh ti n c a m t v t r n là chuy n đ ng trong đó đư ng n i hai đi m b t kì c a v t luôn luôn song song v i chính nó. 1.1.3 Gia t c c a chuy n đ ng t nh ti n Trong chuy n đ ng t nh ti n t t c các đi m c a v t đ u chuy n đ ng như nhau. Nghĩa là nó có cùng m t gia t c.Vì v y ta có th coi v t như m t ch t đi m và áp d ng đ nh lu t II Newton đ tính gia t c c a v t. → − → − −=F → F = m− → a a hay (1.2) m − → − →− → Trong đó F = F1 + F2 + . . . là h p l c tác d ng vào v t r n, còn m là kh i lư ng c a v t.Trong trư ng h p v t chuy n đ ng t nh ti n th ng, ta nên ch n h tr c t a đ Ox cùng → − hư ng v i chuy n đ ng, r i chi u phương trình vectơ F = m− lên tr c t a đ đó. → a F1x + F2x + · · · = ma Ox: (1.3) Trong nhi u trư ng h p phương trình (1.3) không đ đ tính gia t c a . Khi y c n thêm → − m t phương trình n a b ng cách chi u phương trình vectơ F = m− lên tr c Oy . →a F1y + F2y + · · · = 0 Oy: (1.4) 6 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  7. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 1.1.4 Đ ng năng c a v t r n chuy n đ ng t nh ti n Kh i tâm c a v t r n chuy n đ ng như m t ch t đi m mang kh i lư ng c a c v t và ch u tác d ng c t ng vector các ngo i l c tác d ng vào nó. 2 M vG Wđtt = (1.5) 2 1.2 Chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c. Gia t c góc 1.2.1 Đ c đi m c a chuy n đ ng quay. T c đ góc Khi m t v t r n quay quanh m t tr c c đ nh, thì m i đi m c a v t đ u quay đư c cùng m t góc trong cùng m t kho ng th i gian. Trong kho ng th i gian ∆t như nhau, thì các đi m quét m t góc ∆ϕ là như nhau. T c đ góc trung bình: ∆ϕ ωtb = (1.6) ∆t T c đ góc t c th i: dϕ ≡ϕ ω= (1.7) dt V t quay đ u thì ω = const, v t quanh nhanh d n thì ω tăng d n. V t quay ch m d n thì ω gi m d n. K t lu n: V n t c góc t c th i ( v n t c góc) c a v t r n quay quanh m t tr c b ng đ o hàm b c nh t theo th i gian c a t a đ góc c a v t r n. 1.2.2 Chuy n đ ng quay đ u Khi v n t c góc c a v t r n không đ i theo th i gian, ta b o chuy n đ ng quay c a v t v t r n là đ u. Ta có phương trình c a chuy n đ ng quay đ u: ϕ − ϕ0 = ωt v i ϕ0 là t a đ góc lúc t = 0 (1.8) Trong h t a đ (ϕ, t) đ th phương trình chuy n đ ng quay đ u là m t đư ng th ng xiên góc v i h s góc là ω . 1.2.3 Gia t c c a chuy n đ ng quay Gia t c trung bình : ω2 − ω1 ∆ω γtb = = (1.9) t2 − t1 ∆t Gia t c c a chuy n đ ng quay là đ i lư ng đ c trưng cho s quay nhanh hay ch m c a v t r n. Đư c xác đ nh là đ o hàm b c nh t theo th i gian c a v n t c góc. dω rad/s2 γ= =ϕ đơn v (1.10) dt 7 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  8. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n L y chi u quay c a v t làm chi u dương thì: + n u γ > 0, ω tăng: v t r n quay nhanh d n đ u; + n u γ < 0, ω gi m: v t r n quay ch m d n đ u; 1.2.4 Chuy n đ ng quay bi n đ i đ u T (1.9), ta đư c: ω = ω0 + γt (1.11) Phương trình chuy n đ ng quay bi n đ i đ u c a v t r n quanh m t tr c c đ nh: 1 ϕ = ϕ0 + ω0 t + γt2 (1.12) 2 Chú ý: chúng ta cũng có phương trình: ω 2 − ω0 = 2γ (ϕ − ϕ0 ) 2 (1.13) 1.2.5 V n t c và gia t c c a các đi m trên v t r n quay Ta đã bi t, v n t c c a m t đi m chuy n đ ng trên qu đ o tròn có bán kính r: v = ωr (1.14) N u v t r n quay đ u thì m i đi m trên v t r n chuy n đ ng tròn đ u. Khi đó vector v n t c v c a m i đi m ch thay đ i v hư ng mà không thay đ i v đ l n, do đó m i đi m c a v t có gia t c hư ng tâm v i đ l n xác đ nh: v2 = ω2r an = (1.15) r N u v t r n quay không đ u thì m i đi m c a v t r n cũng chuy n đ ng tròn không đ u. Khi đó v thay đ i c phương và đ l n, trong trư ng h p này,a đư c chia thành hai thành ph n: Thành ph n an ⊥v : đ t trưng cho s thay đ i v phương c a v : v2 = ω2r an = (1.16) r Thành ph n at ≡ v : đ t trưng cho s thay đ i đ l n c a v dv at = = r = (rω ) = r.γ (1.17) dt Ta có: a = an + at (1.18) Đ l n: at γ a2 + a2 a= tan α = =2 (1.19) t n an ω 8 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  9. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 1.3 Phương trình cơ b n c a chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c. Momen quán tính c a v t r n hình tr tròn và hình c u đ i v i tr c c a nó 1.3.1 Momen c a l c. M c quán tính trong chuy n đ ng quay a. Momen c a l c → − Gi s tác d ng vào v t r n m t l c F t i m t đi m M n m trong m t ph ng ch a → − đi m M . Ta có th phân tích l c F thành hai thành ph n Fn và Ft . Thành ph n l c xuyên tâm Fn không có tác d ng làm quay v t r n, nó b kh b i ph n l c c a tr c. Thành ph n ti p tuy n Ft có tác d ng làm quay. G i R là bán kính c a đư ng tròn. Momen c a l c F đ i v i tr c quay là tích c a thành ph n ti p tuy n v i bán kính c a đi m đ t M = ±Ft R (1.20) D u + n u Ft có xu hư ng làm v t quay theo chi u dương; D u − n u Ft có xu hư ng làm v t quay theo chi u âm. b. M c quán tính trong chuy n đ ng quay Trong chuy n đ ng quay quanh m t tr c, m i v t cũng có m c quán tính như trong chuy n đ ng t nh ti n. Khi tác d ng cùng m t mômen l c nên các v t khác nhau, t c đ góc c a v t nào tăng ch m hơn thì v t đó có m c quán tính l n hơn và ngư c l i. Các thí nghi m cho th y: M c quán tính c a m t v t quay quanh m t tr c ph thu c vào kh i lư ng c a v t và vào s phân b kh i lư ng đó đ i v i tr c quay, kh i lư ng c a v t càng l n và đư c phân b càng xa tr c quay thì mômen quán tính càng l n và ngư c l i. Thí nghi m còn cho th y khi m t v t đang quay là ch m t mômen c n thì v t quay ch m l i. V t nào có m c quán tính l n hơn thì t c đ góc c a v t đó gi m ch m hơn và ngư c l i. 1.3.2 Phương trình cơ b n c a chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c Đi u ki n cân b ng c a v t r n có tr c quay là: M=0 (1.21) N u t ng momen c a v t r n băng 0 thì v t r n đ ng yên ho c quay đ u. Đi u này g i là quán tính quay c a v t r n. G i I là momen quán tính c a v t r n. Gia t c góc c a v t r n quay quanh m t tr c t l v i momen l c tác d ng lên v t r n và t l ngư c v i momen quán tính c a v t. Phương trình cơ b n c a chuy n đ ng quay c a v t r n quanh m t tr c M hay M = Iγ γ= (1.22) I 9 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  10. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 1.3.3 Momen quán tính c a v t r n hình tr tròn và hình c u đ i v i tr c c a nó a. Đ nh nghĩa Momen quán tính c a m t ch t đi m có kh i lư ng mi chuy n đ ng trên đư ng tròn có bán kính Ri là tích c a kh i lư ng và bình phương bán kính. 2 Ii = mi Ri (1.23) Momen quán tính I c a v t r n quay quanh m t tr c là t ng các momen quán tính c a các đi m c a nó. 2 I= m i Ri (1.24) i Momen quán tính là đ i lư ng vô hư ng dương và có tính ch t c ng đư c. Đơn v c a momen quán tính là kg.m2 . Momen quán tính c a v t r n ph thu c vào s phân b các ph n c a v t đ i v i tr c quay. V t có nhi u ph n càng n ng và nh t là càng xa tr c quay thì momen quán quán tính càng l n. b. Momen quán tính c a m t s v t đ ng ch t N u v t là m t vành tròn có bán kính R, b dày nh , thì có th chia vành thành các ph n r t nh có kh i lư ng m, t t c đ u kho ng cách R so v i tr c z c a vành. *Momen quán tính c a vành: mi R 2 = R 2 mi = M R 2 I= M: Kh i lư ng c a vành (1.25) i i K t qu này cũng áp d ng cho thành bên m ng c a m t hình tr r ng. * Đĩa tròn bán kính R: Phép tính tích phân cho chúng ta th y, momen quán tính c a đĩa tròn bán kính R, kh i lư ng M có d ng: 1 I = M R2 (1.26) 2 K t qu này cũng áp d ng hình tr đ c có bán kính R, kh i lư ng M . * Thanh có ti t di n nh , chi u dài l, kh i lư ng M : Momen quán tính đ i v i đư ng trung tr c: 1 I = M l2 (1.27) 12 * Thanh có ti t di n nh , chi u dài l, kh i lư ng M : Momen quán tính đ i v i tr c đi qua m t đ u thanh: 1 I = M l2 (1.28) 3 10 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  11. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n * Hình c u đ c có bán kính R, kh i lư ng M : Momen quán tính đ i v i đư ng kính: 2 I = M R2 (1.29) 5 Chú ý: Các công th c trên ch áp d ng cho v t đ ng ch t. 1.4 Momen đ ng lư ng. Đ nh lu t b o toàn momen đ ng lư ng 1.4.1 Momen đ ng lư ng Phương trình (1.22) có th vi t l i dư i d ng khác n u bi n đ i v ph i: dω d(Iω ) Iγ = I = vì: I là h ng s dt dt 2 Ta đi tìm hi u ý nghĩa v t lý c a đ i lư ng L = Iω = mi vi .ω . Đ i v i m i ch t đi m i, vi ta có: ω = , vi là v n t c dài c a ch t đi m. V y: Ri 2 vi L= mi vi = Ri m i vi Ri → − v i L i = mi −i là vector đ ng lư ng c a ch t đi m. V y: → v Li = Ri pi (1.30) (1.30) là momen đ ng lư ng c a ch t đi m đ i v i tr c quay. L= Li (1.31) là t ng momen đ ng lư ng c a các ch t đi m c a v t r n, g i là momen đ ng lư ng c a v t r n đ i v i tr c quay. Phương trình (1.22) đư c vi t l i: dL M= (1.32) dt và g i là phương trình các momen c a v t r n quay vì nó ch a momen l c và momen đ ng lư ng. V y: đ o hàm theo th i gian c a momen đ ng lư ng c a v t r n quay quanh m t tr c b ng t ng momen các l c tác d ng lên v t. 1.4.2 Đ nh lu t b o toàn momen đ ng lư ng N u M = 0 thì (1.32) cho chúng ta : L = const (1.33) nghĩa là momen đ ng lư ng đư c b o toàn. Đó chính là đ nh lu t b o toàn momen đ ng lư ng. 11 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  12. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n * Đ i v i v n r n: Vì L = Iω mà (I = const) nên ta có ω = const dó đó gia t c góc γ = 0. V y n u t ng momen các l c tác d ng lên v t răn thì v t r n đ ng yên ho c quay đ u. * V t r n bi n d ng: Đ nh lu t b o toàn momen đ ng lư ng v n đúng đ i v i v t r n bi n d ng. N u t ng momen các ngo i l c tác d ng lên v t b ng 0 thùi momen đ ng lư ng c a v t đư c b o toàn. T c là Iω = const. N u v t r n bi n d ng thì I tăng ho c gi m thì ω gi m ho c tăng. 1.5 Đ ng năng c a v t r n 1.5.1 Đ ng năng c a v t r n quay quanh m t tr c Chia v t r n thành nhi u đi m có kh i lư ng mi và cách tr c ri . V n t c dài c a ch t đi m đó vi = ωri và có đ ng năng: ω2 1 2 2 Wđi = mi vi = m i ri (1.34) 2 2 Đ ng năng c a v t r n quay là: ω2 ω2I 2 Wđ = Wđi = m i ri = (1.35) 2 2 Như v y, t (1.37) ta th y momen quán tính I đóng vai trò như kh i lư ng c a v t r n. Đ nh lí v đ bi n thiên v t r n chuy n đ ng quay: 1212 A = Wđ (sau) − Wđ (trư c) = Iω2 − Iω1 (1.36) 2 2 1.5.2 Đ ng năng c a v t r n chuy n đ ng ph ng Trong chuy n đ ng ph ng thì t t c các đi m n m trên cùng m t m t ph ng. Chuy n đ ng ph ng c a v t r n có th chia làm hai chuy n đ ng. + Chuy n đ ng t nh ti n ( ho c cong) c a kh i tâm G. Đ ng năng c a chuy n đ ng tính ti n c a kh i tâm G: 2 M vG Wđtt = 2 + Chuy n đ ng quay c a v t r n qua tr c quay Gz vuông góc v i m t ph ng ch a G. Đ ng năng c a chuy n đ ng quay c a v t r n cho b i (1.37). V y đ ng năng c a chuy n đ ng ph ng: M vG ω 2 I 2 Wđ = + (1.37) 2 2 12 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  13. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n Chương 2 DAO Đ NG CƠ H C 2.1 Dao đ ng tu n hoàn và dao đ ng đi u hòa 2.1.1 Dao đ ng Dao đ ng là chuy n đ ng có gi i h n trong không gian, l p đi l p l i nhi u l n quanh m t v trí cân b ng ( VTCB). Ví d : Chuy n đ ng c a m t bông hoa quanh VTCB khi có gió th i qua, chuy n đ ng c a con l c đơn, con l c lò xo . . . 2.1.2 Dao đ ng tu n hoàn Dao d ng tu n hoàn là dao đ ng mà tr ng thái chuy n đ ng c a v t đư c l p đi l p l i như cũ sau nh ng kho ng th i gian b ng nhau. a. Chu kì(T): Là kho ng th i gian ng n nh t mà v t th c hi n đư c m t dao đ ng. Chú ý: N u v t th c hi n đư c n dao đ ng trong th i gian ∆t thì chu kì dao đ ng là: ∆t T= (2.1) n b. T n s (f): Là s l n dao đ ng mà v t th c hi n đư c trong m t giây. Công th c: 1 f= (2.2) T Đơn v c a t n s : Hz Chú ý: N u v t th c hi n đư c n dao đ ng trong th i gian ∆t thì t n s là : n f= (2.3) ∆t 2.1.3 Dao đ ng đi u hòa Là dao đ ng mà li đ c a nó bi n thiên theo đ nh lu t hàm sin (hay cosin) theo th i gian. Phương trình li đ có d ng: x = A cos(ωt + ϕ) (2.4) Hay: x = A sin(ωt + ϕ) 13 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  14. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n  x : li đ dao đ ng c a v t: v trí c a v t t i th i đi m t     A : biên đ , hay li đ dao đ ng c c đ i c a v t    Trong đó: ω : t n s góc ( rad/s)   ϕ : Pha ban đ u: xác đ nh tr ng thái dao đ ng t i th i đi m ban đ u      ωt + ϕ : Pha dao đ ng: xác đ nh tr ng thái dao đ ng t i th i đi m t Chu kì trong dao đ ng đi u hòa: hàm sin là hàm tu n hoàn v i chu kì là 2π , do đó t (2.4) ta vi t l i: 2π 2π + t) + ϕ ≡ x(t + x(t) = A cos(ωt + ϕ) = A cos(ωt + 2π + ϕ) = A cos ω ( ) ω ω V y: chu kì dao đ ng đi u hòa: 2π T= (2.5) ω 2.1.4 V n t c và gia t c trong dao đ ng đi u hòa a. V n t c trong dao đ ng đi u hòa : Là đ o hàm b c nh t c a li đ theo th i gian dx ≡x v= dt T (2.4), ta đư c: v = −ωA sin(ωt + ϕ) (2.6) b. Gia t c trong dao đ ng đi u hòa : Là đ o hàm b c nh t c a v n t c theo th i gian hay là đ o hàm b c hai c a t a đ theo th i gian. d2 x dv = 2 ≡x a= dt dt T (2.4), ta đư c: a = −ω 2 A cos(ωt + ϕ) = −ω 2 .x (2.7) Chú ý: Bi u th c liên h gi a gia t c, li đ , v n t c không ph thu c vào th i gian: x2 v2 + 2 2 =1 A2 ω A (2.8) v2 a2 + =1 ω 2 A2 ω 4 A2 V n t c c a v t n ng khi VTCB: (x = 0), T (2.6), ta đư c v0max = ωA V n t c v = 0 khi x = ±A ( hai biên) 14 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  15. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 2.1.5 Liên h gi a dao đ ng đi u hòa v i chuy n đ ng tròn đ u Xét m t ch t đi m chuy n đ ng tròn đ u trên m t đư ng tròn (O, R = A) v i v n t c góc ω không đ i. − −− → −→ T i th i đi m t = 0, ch t đi m M ≡ M0 , xác đ nh b i ϕ = (OC, OM0 ). T i th i đi m t = 0, ch t đi m M , xác đ nh b i α = ωt + ϕ. Chi u đi m M lên tr c t a đ Ox ta đư c: x = A cos(ωt + ϕ) K t lu n:M t dao đ ng đi u hoà có th coi như hình chi u c a m t chuy n đ ng tròn d u lên m t tr c t a đ n m trong m t ph ng qu đ o. *Pha dao đ ng: Góc α = ωt + ϕ xác đ nh v trí c a đi m P t i th i đi m t g i là pha dao đ ng. Pha dao đ ng xác đ nh tr ng thái dao đ ng c a m t dao đ ng đi u hòa. *Pha ban đ u: Góc ϕ xác đ nh v trí c a đi m P t i th i đi m t = 0 g i là pha ban d u. Pha ban đ u xác đ nh tr ng thái dao đ ng c a m t dao đ ng đi u hòa t i th i đi m ban đ u. 2.1.6 Dao đ ng t do Biên đ và pha ban đ u ph thu c vào nh ng đi u ki n ban đ u, t c là cách kích thích dao đ ng và cách ch n h t a đ không gian và th i gian. Dao đ ng mà chu kì ch ph thu c các đ c tính c a h , không ph thu c vào các y u t bên ngoài đư c g i là dao đ ng t do. M t h có kh năng th c hi n dao đ ng t do đư c g i là h dao đ ng. Sau khi đư c kích thích, h dao đ ng s t nó th c hi n dao đ ng theo chu kì riêng c a nó. 2.2 Dao đ ng c a con l c lò xo 2.2.1 Mô t dao đ ng c a con l c lò xo Xét m t con l c lò xo n m ngang g m m t lò xo có đ c ng k , kh i lư ng không đáng k . M t đ u c a lò xo đư c g n vào đi m c đ nh, đ u kia g n vào v t n ng có kh i lư ng m có th chuy n đ ng không ma sát trên tr c n m ngang. Ch n tr c t a đ Ox n m ngang, g c t a đ VTCB, chi u dương là chi u chuy n đ ng. Kéo qu n ng ra kh i VTCB m t đo n nh A r i th ra không v n t c đ u. L c đàn h i làm qu n ng chuy n đ ng nhanh d n v phía VTCB, qu n ng ti p t c chuy n đ ng qua O do quán tính. Sau đó l c đàn h i làm qu n ng chuy n đ ng ch m d n t O đ n lúc d ng l i. Chuy n đ ng đó đư c l p đi l p l i nhi u l n, t c là hòn bi dao đ ng tu n hoàn quanh VTCB O. 15 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  16. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 2.2.2 Phương trình đ ng l c h c c a con l c lò xo →→ −− T i VTCB: P + N = 0 T i v trí b t kì: OM = x, ngoài các l c cân b ng nói trên, con l c lò xo còn ch u tác d ng thêm l c đàn h i F = −kx. Theo đ nh lu t II Newton: F = ma ↔ −kx = mx” hay x” + ω 2 x = 0 (2.9) Nghi m c a (2.9) có d ng: x = A cos(ωt + ϕ). Trong đó: k ω= (2.10) m Chu kì c a dao đ ng đi u hòa con l c lò xo: m T = 2π (2.11) k T n s c a dao đ ng đi u hòa con l c lò xo: 1 k f= (2.12) 2π m K t lu n: V y con l c lò xo dao đ ng đ ng đi u hòa 2.2.3 Năng lư ng trong dao đ ng đi u hòa c a con l c lò xo a. S bi n đ i năng lư ng trong quá trình dao đ ng Khi kéo hòn bi ra kh i VTCB t O đ n B . L c kéo đã sinh công đ làm lò xo giãn ra, công đó đã truy n cho hòn bi dư i d ng th năng. L c đàn h i lúc này có giá tr c c đ i và th năng đàn h i cũng có giá tr c c đ i. Khi l c kéo ng ng tác d ng, lò xo co l i, l c đàn h i kéo lò xo v VTCB O, đ ng năng c a qu n ng tăng d n, th năng đàn h i gi m d n. Khi VTCB, l c đàn h i b ng 0 th năng đàn h i b ng 0, đ ng năng c c đ i. Hòn bi ti p t c chuy n đ ng qua VTCB do quá tính, l c đàn h i xu t hi n theo chi u ngư c l i do đó qu n ng chuy n đ ng ch m d n nên đ ng năng gi m d n và th năng tăng. Khi hòn bi đ n B , đ ng năng b ng 0 và th năng tăng đ n giá tr c c đ i. Quá trình c ti p t c khi đi t B v O và v B . V y, trong quá trình dao đ ng đi u hòa c a con l c lò xo, có s chuy n hóa gi a đ ng năng, th năng và ngư c l i. b. S b o toàn cơ năng trong dao đ ng đi u hòa 1 * Th năng đàn h i: Et = kx2 2 Thay (2.4) ta đư c: 1 Et = kA2 cos2 (ωt + ϕ) = E0t cos2 (ωt + ϕ) (2.13) 2 16 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  17. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 1 v i:E0t = kA2 là th năng đàn h i c c đ i. 2 V y: th năng đàn h i c a con l c lò xo là m t dao đ ng đi u hòa. 1 * Đ ng năng : Eđ = mv 2 2 Thay (2.6) ta đư c: 1 Eđ = mω 2 A2 sin2 (ωt + ϕ) = E0đ sin2 (ωt + ϕ) (2.14) 2 1 1 v i:E0đ = mω 2 A2 = kA2 là đ ng năng c c đ i. 2 2 V y: đ ng năng c a con l c lò xo là m t dao đ ng đi u hòa. * Cơ năng: là t ng đ ng năng c ng th năng: E = Eđ + Et . Thay (2.13), (2.14) vào ta đư c: 1 1 E = Eđ + Et = E0t = E0đ = kA2 = mω 2 A2 (2.15) 2 2 V y, trong quá trình dao đ ng đi u hòa c a con l c lò xo, đ ng năng và th năng c a con l c là nh ng dao đ ng đi u hòa cùng t n s , nhưng t ng c a chúng t c là cơ năng thì không đ i, t l v i bình phương biên đ dao đ ng. Chú ý: + Cơ năng c a con l c lò xo ph thu c vào cách kích thích ban đ u. + Đ ng năng và th năng là m t dao đ ng đi u hòa cùng t n s f = 2f , cùng T chu kì T = 2 . 2.3 Đ l ch pha c a hai dao đ ng, phương pháp gi ng đ Frexnen 2.3.1 Đ l ch pha c a hai dao đ ng Cho hai dao đ ng đi u hòa cùng t n s : x1 = A1 cos(ωt + ϕ1 ) x2 = A2 cos(ωt + ϕ2 ) Đ l ch pha c a x2 so v i x1 là: ∆ϕ = (ωt + ϕ2 ) − (ωt + ϕ1 ) = ϕ2 − ϕ1 (2.16) N u: ∆ϕ > 0 thì x2 nhanh pha hơn so v i x1 . N u: ∆ϕ < 0 thì x2 ch m pha hơn so v i x1 . N u: ∆ϕ = 0 hay ∆ϕ = 2kπ, k ∈ Z thì x1 , x2 dao đ ng cùng pha. N u: ∆ϕ = π hay ∆ϕ = (2k + 1)π, k ∈ Z thì x1 , x2 dao đ ng ngư c pha. H qu : Trong dao đ ng đi u hòa: li đ và v n t c luôn l ch pha π ; li đ và gia t c 2 luôn ngư c pha nhau. 17 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  18. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 2.3.2 Phương pháp gi n đ Frexnen, t ng h p hai dao đ ng đi u hòa a. Phương pháp vector quay Cho dao đ ng đi u hòa: x = A cos(ωt + ϕ). Bi u di n dao đ ng đi u hòa trên b ng m t vector quay.  − • đ l n: A → x↔ A (2.17) • (− , − ) = ϕ →→ ∆A → − → − V i A quay trong m t ph ng m t v n t c góc ω không đ i. N u ϕ > 0 thì A đư c → − v trên tr c ∆. N u ϕ < 0 thì A đư c v dư i tr c ∆. b. T ng h p hai dao đ ng đi u hòa b ng phương pháp gi ng đ vector quay Cho hai dao đ ng đi u hòa cùng t n s : x1 = A1 cos(ωt + ϕ1 ) x2 = A2 cos(ωt + ϕ2 ) Dùng phương pháp gi ng đ vector quay ta th y: t ng h p hai dao đ ng đi u hòa cùng t n s là m t dao đ ng đi u hòa cùng t n s . Ta có: →− − → → − x = x1 + x2 ↔ A = A 1 + A 2 (2.18) Phương trình dao đ ng t ng h p có d ng: x = A cos(ωt + ϕ). Chi u (2.18) lên Ox và ∆, chúng ta đư c: A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ2 tan ϕ = (2.19) A1 cos ϕ1 + A2 cos ϕ2 T gi n đ , ta đư c: A2 + A2 + 2A1 A2 cos ∆ϕ A= (2.20) 1 2 H qu : + N u ∆ϕ = 2kπ thì t (2.20): Amax = A1 + A2 + N u ∆ϕ = (2k + 1)π thì t (2.20): Amin = |A1 − A2 | 18 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  19. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n K t lu n:Khi hai dao đ ng cùng pha, biên đ dao đ ng t ng h p đ t giá tr c c đ i. Khi hai dao đ ng ngư c pha thì biên đ dao đ ng t ng h p đ t giá tr c c ti u. Biên đ dao đ ng t ng h p luôn th a mãn h th c: |A1 − A2 | ≤ A ≤ A1 + A2 (2.21) 2.4 Dao đ ng đi u hòa c a con l c đơn 2.4.1 Mô t dao đ ng c a con l c đơn Xét m t con l c đơn g m m t s i dây có chi u dài l không gi n, m t đ u g n vào m t đi m c đ nh, đ u kia treo vào v t n ng có kh i lư ng m đ t trong tr ng trư ng. Kéo v t ra kh VTCB r i th ra không v n t c đ u. Thành ph n ti p tuy n c a tr ng l c làm qu n ng chuy n đ ng nhanh d n t B v VTCB O. Qu n ng ti p t c chuy n đ ng qua O do quán tính, sau đó chuy n đ ng ch m d n t O v biên B . Quá trình c ti p t c như v y t o nên dao đ ng tu n hoàn c a con l c đơn. 2.4.2 Phương trình đ ng l c h c c a con l c đơn →− − → Theo đ nh lu t II Newton: P + T = m− → (∗). Chi u phương trình (∗) lên tr c xx ta a đư c: a = −g sin α s N u ta xem dao đ ng c a con l c đơn là dao đ ng bé (α ≤ 100 ), lúc đó: sin α ≈ α = , do l đó ta có phương trình: g s” = − s hay s” + ω 2 s = 0 (2.22) l Vi g ω= (2.23) l Nghi m c a phương trình (2.22) có d ng: s = s0 cos(ωt + ϕ) hay α = α0 cos(ωt + ϕ). Chu kì c a dao đ ng đi u hòa con đơn: l T = 2π (2.24) g T n s c a dao đ ng đi u hòa con l c đơn: 1 g f= (2.25) 2π l K t lu n: Trong nh ng dao đ ng bé, con l c đơn dao đ ng đi u hòa. 19 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
  20. Lý thuy t V t Lý 12 Trư ng THPT - Phong Đi n 2.4.3 Năng lư ng trong dao đ ng đi u hòa c a con l c đơn a. Kh o sát đ nh tính Kéo con l c t VTCB ra biên B , l c kéo đã sinh công làm qu n ng lên đ n đ cao h so v i VTCB ( m c th năng), công đó đư c truy n cho qu n ng dư i d ng th năng tr ng trư ng: Et = mgh. Th hòn bi dao đ ng, ta th y: T i B : h = hmax nên Et = Etmax và lúc đó hòn bi d ng l i nên đ ng năng b ng 0. → − Xét hòn bi chuy n đ ng t B v O: thành ph n ti p tuy n c a tr ng l c P kéo hòn bi chuy n đ ng nhanh d n v O: h gi m d n nên th năng gi m d n trong khi đó v n t c t c tăng do đó đ ng năng tăng. Xét t i O: h = 0 nên th năng b ng 0, đ ng năng đ t giá tr c c đ i. Xét hòn bi chuy n đ ng t O v B : Do quán tính nên hòn bi chuy n đ ng qua O, → − thành ph n ti p tuy n c a tr ng l c P làm hòn bi chuy n đ ng ch m d n t O v B , do đó v n t c gi m d n nên đ ng năng gi m d n, trong khi đó h tăng nên th năng gi m. → − T i B : thành ph n ti p tuy n c a tr ng l c P đ t giá tr c c đ i nên v n t c v = 0 do đó đ ng năng b ng 0, th năng đ t giá tr c c đ i. V y: quá trình dao đ ng c a con l c đơn luôn có s chuy n hóa qua l i gi a đ ng năng và th năng. b. Kh o sát đ nh lư ng Cơ năng c a con l c đơn: E = Etmax = mgh = mgl(1 − cos α0 ) 2 α0 Vì dao đ ng c a con l c là dao đ ng bé nên: cos α0 = 1 − . Do đó: 2 1 1 E = mglα0 = mω 2 s2 2 (2.26) 0 2 2 V y, cơ năng c a con l c đơn b o toàn, t l v i bình phương biên đ dao đ ng. 2.5 Con l c v t lý 2.5.1 Đ nh nghĩa Con l c v t lý là m t v t r n quay đư c quanh m t tr c n m ngang c đ nh ( không đi qua tr ng tâm G). 20 ThS Tr n AnhTrung Luy n thi đ i h c
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2