Vật lí 11 Bài 2: Mô tả dao động điều hòa Giải Lý 11 Kết nối tri thức trang 10, 11, 12, 13

Giải Vật lý 11 trang 10, 11, 12, 13 Kết nối tri thức với cuộc sống giúp các em học sinh lớp 11 có thêm nhiều gợi ý tham khảo để biết cách trả lời các câu hỏi bài học Bài 2: Mô tả dao động điều hòa của Chương 1: Dao động

Giải Lý 11 Kết nối tri thức Bài 2 các em sẽ hiểu được kiến thức lý thuyết về các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa và biết cách trả lời toàn bộ các câu hỏi của bài 2 trang 10→13 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.

I. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

Câu hỏi 1 trang 10

Hình 2.1 là đồ thị dao động điều hòa của một vật.

Hãy xác định:

Biên độ, chu kì, tần số của dao động

Nêu thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1 m.

Gợi ý đáp án

Biên độ, chu kì, tần số của dao động.

Biên độ: A = 0,2m

Chu kì: T = 0,4 s

Tần số: f = $\frac{1}{T}$ = $\frac{1}{0,4}$ = 2,5 (Hz)

Thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1 m.

x = 0 khi t = 0s; t = 0,2s; t = 0,4s và t = $\frac{kT}{2}$ với k là số nguyên

x = 0,1 khi t = $\frac{1}{3T}$

Câu hỏi 2 trang 10 Từ Hình 2.1 hãy xác định tần số góc của dao động của vật.

Gợi ý đáp án

Chu kì T = 0,4s

Ta có: ω = $\frac{2\pi }{T}$ = $\frac{2\pi }{0,4}$ = 5π (rad/s)

II. Pha ban đầu. Độ lệch pha

Câu hỏi trang 11

Hình 2.3 là đồ thị dao động điều hòa của một con lắc.

Hãy cho biết:

Vị trí và hướng dịch chuyển của con lắc tại thời điểm ban đầu.

Pha ban đầu của dao động.

Gợi ý đáp án

Vị trí và hướng dịch chuyển của con lắc tại thời điểm ban đầu

Vị trí ban đầu con lắc đang ở vị trí biên bên và dịch chuyển dần về vị trí cân bằng

Pha ban đầu của dao động.

Phương trình dao động điều hòa của con lắc là: x = Acos(ωt − π)

Pha ban đầu của dao động φ = −π

Câu hỏi trang 11

Hãy chứng minh rằng độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì bằng độ lệch pha ban đầu.

Gợi ý đáp án

Vì hai dao động cùng chu kì nên cùng tần số góc ω

Độ lệch pha ban đầu: Δφ = φ₁ − φ₂

Pha của dao động 1 là: ωt + φ₁

Pha của dao động 2 là: ωt + φ₂

Độ lệch pha của hai dao động trong thời gian t là:Δφt = ωt + φ₁ − ωt − φ₂ = Δφ

Vì độ lệch pha là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát

Hai dao động cùng pha có cùng tần số: Δφ = 2kπ (với $kϵZ$)

Hai dao động ngược pha có cùng tần số: Δφ =(2k + 1)π

Câu hỏi trang 12

Hai con lắc 1 và 2 dao động điều hòa, tại cùng thời điểm quan sát vị trí của chúng được biểu diễn trên Hình 2.5 a, b. Hỏi dao động của con lắc nào sớm pha hơn và sớm pha hơn bao nhiêu?

Gợi ý đáp án

Dao động của con lắc b ở vị trí biên sớm pha hơn và sớm hơn φ = $\frac{\pi }{2}$

III. Bài tập ví dụ về các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

Câu hỏi 1 trang 13 Đại lượng nào dưới đây đặc trưng cho độ lệch về thời gian giữa hai dao động điều hòa cùng chu kì?

A. Li độ
B. Pha
C. Pha ban đầu
D. Độ lệch pha

Gợi ý đáp án

Đáp án D vì Δφ = φ₁ − φ₂ thể hiện cho dao động nào nhanh pha hay chậm pha

Câu hỏi 2 trang 13

Hãy chứng minh rằng độ lệch pha giữa hai dao động điều hòa cùng tần số là đại lượng không đổi và bằng độ lệch pha ban đầu.

Gợi ý đáp án

Vì hai dao động cùng tần số nên cùng tần số góc ω

Độ lệch pha ban đầu: Δφ = φ₁ − φ₂

Pha của dao động 1 là: ωt + φ₁

Pha của dao động 2 là: ωt + φ₂

Độ lệch pha của hai dao động trong thời gian t là:Δφt = ωt + φ₁ − ωt − φ₂ = Δφ