Đáp án vật lí 11 kết nối tri thức bài 3: Vận tốc, gia tốc trong giao động điều hòa

BÀI 3. VẬN TỐC, GIA TỐC TRONG GIAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I. VẬN TỐC CỦA VẬT GIAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Hoạt động trang 14 sgk vật lí 11 kntt

Xác định độ dốc của đồ thị tại các điểm C, D, E, G, H bằng cách đặt một thước kẻ (loại 20 cm) cho mép của thước tiếp xúc với đồ thị li độ - thời gian tại các điểm C, D, E, G, H (Hình 3.1). Từ độ dốc của thước hãy so sánh độ lớn vận tốc của vật tại các điểm C, E, H.

Đáp án:

Độ dốc tại điểm D lớn nhất, độ dốc tại điểm E và H bằng 0, độ dốc tại điểm C bằng độ dốc tại điểm G. Do vậy, ta suy ra vận tốc tại điểm D đạt cực đại, vận tốc tại điểm E và H bằng 0, vận tốc tại C và G bằng nhau.

Câu hỏi trang 15 sgk vật lí 11 kntt

So sánh đồ thị của vận tốc (Hình 3.2) với đồ thị của li độ (Hình 3.1), hãy cho biết vận tốc sớm pha hay trễ pha bao nhiêu so với li độ.

Đáp án:

Vận tốc sớm pha  so với li độ

Câu hỏi trang 15 sgk vật lí 11 kntt

Trong các khoảng thời gian: từ 0 đến  , từ    đến  , từ    đến  , từ    đến  T, vận tốc của dao động điều hòa thay đổi như thế nào?

Đáp án:

Từ 0 đến   : vận tốc có giá trị thay đổi từ 0 đến .

Từ    đến   : vận tốc có giá trị thay đổi từ  đến 0.

Từ    đến   : vận tốc có giá trị thay đổi 0 đến .

Từ    đến  T: vận tốc có giá trị thay đổi  đến 0 theo chiều dương.

II. GIA TỐC CỦA VẬT DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Hoạt động trang 15 sgk vật lí 11 kntt

Dùng thước kẻ (loại 20cm) để xác định xem trên đồ thị (v – t) Hình 3.2, tại thời điểm nào độ dốc của đồ thị bằng 0 và tại thời điểm nào độ dốc của đồ thị cực đại. Từ đó, so sánh độ lớn của gia tốc trên đồ thị (a – t) Hình 3.3 ở các thời điểm tương ứng.

Đáp án:

Độ dốc của đồ thị bằng 0 tại các thời điểm:  và .

Độ dốc của đồ thị đạt cực đại tại các thời điểm: t = 0;  và t = T.

Từ đó suy ra:

Gia tốc của dao động bằng 0 tại các thời điểm:  và .

Gia tốc của dao động đạt giá trị cực đại tại các thời điểm: t = 0;  và t = T.

Hoạt động trang 15 sgk vật lí 11 kntt

Phương trình dao động của một vật là  (cm). Hãy viết phương trình vận tốc, gia tốc và vẽ đồ thị li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian của vật.

Đáp án:

 (cm/s);

 (cm/s²).

Câu hỏi trang 15 sgk vật lí 11 kntt

So sánh đồ thị Hình 3.3 và Hình 3.1, ta có nhận xét gì về pha của li độ và gia tốc của một dao động.

Đáp án:

Gia tốc dao động ngược pha so với li độ.

Câu hỏi trang 15 sgk vật lí 11 kntt

Trong các khoảng thời gian: từ 0 đến  , từ    đến  , từ    đến  , từ    đến  T, gia tốc của dao động điều hòa thay đổi như thế nào?

Đáp án:

Từ 0 đến   : gia tốc có giá trị thay đổi từ   đến 0.

Từ    đến   : gia tốc có giá trị thay đổi từ 0 đến .

Từ    đến   : gia tốc có giá trị thay đổi  đến 0.

Từ    đến  T: gia tốc có giá trị thay đổi 0 đến .

Câu hỏi trang 16 sgk vật lí 11 kntt

Một vật dao động điều hòa trên trục Ox. Khi vật qua vị trí cân bằng thì tốc độ của nó là 20cm/s. Khi vật có tốc độ là 10cm/s thì gia tốc của nó có độ lớn là  cm/s². Tính biên độ dao động của vật.

Đáp án:

A = 5 cm.

Câu hỏi trang 16 sgk vật lí 11 kntt

Hình 3.4 là đồ thị li độ - thời gian của một vật dao động điều hòa. Sử dụng đồ thị để tính các đại lượng sau:

1. a) Tốc độ của vật ở thời điểm t = 0 s.
2. b) Tốc độ cực đại của vật.
3. c) Gia tốc của vật tại thời điểm t = 1,0 s.

Đáp án:

1. a) Tại thời điểm t = 0; v = 0.
2. b) (cm/s)
3. c) Tại thời điểm t = 1 s; a = 0.