Mục lục
Bài tập con lắc đơn và cách giải toán
Con lắc đơn là chuyên đề lớn trong chương trình dao động điều hòa của chương trình vật lý lớp 12. Dạng bài tập con lắc đơn chiếm rất nhiều câu hỏi trong ma trận đề thi THPT quốc gia. Trong bài viết này, chúng ta sẽ điểm qua một số điểm lý thuyết cũng như bài tập về con lắc đơn.
một con lắc
Con lắc đơn giản là gì?
Con lắc đơn là một vật nhỏ khối lượng m được treo vào đầu một sợi dây không dãn khối lượng nhỏ chiều dài l. Trong hệ quy chiếu quán tính, vị trí cân bằng của con lắc đơn là vị trí của sợi dây treo thẳng đứng, vật nặng ở vị trí thấp nhất.
Khi con lắc đơn dao động với biên độ góc lệch nhỏ (sinα(rad)) thì con lắc dao động điều hòa với chu kì:
Trong đó:
- l là chiều dài của con lắc (m);
- g là gia tốc trọng trường tại vị trí con lắc (m/s2).
bài tập con lắc đơn
Một số dạng bài tập con lắc đơn và cách giải mà học sinh cần nắm.
Dạng 1: Chu kì của con lắc đơn dao động theo chiều dài l.
Phương pháp:
Viết công thức tính chu kỳ T theo độ dài l1;l2? giả sử l2 >l1).
Và
Chu kỳ T của con lắc có chiều dài l là
-
Với l = l1+l2 , Thực hiện phép biến đổi ta được:
-
Với l = l1– l2 , Tương tự:
Ví dụ: Một con lắc đơn có chiều dài l1 dao động điều hòa tại nơi có chu kỳ T1 = 1,5s. Một con lắc đơn có chiều dài l2 cũng dao động điều hòa tại nơi đó với chu kỳ T2 = 0,9s. Tính chu kỳ của con lắc có chiều dài l dao động điều hòa trên với: l = l1+l2 và l = l1– l2
Dạy:
- Với l = l1+l2 Sử dụng công thức:
Thay đổi số:
-
Với l = l1– l2 Sử dụng công thức
Thay đổi số: 
Dạng 2: Chu kì của con lắc thay đổi theo gia tốc trọng trường g.
Phương pháp:
Tại mặt đất gia tốc g được xác định: g = Gx
Xe đạp
Ở độ cao h so với mặt đất (h rất nhỏ so với R):
g’ = Gx 
và sau đó:
+ Tỷ lệ
Bình luận:
Đưa con lắc lên cao thì chu kì tăng nên đồng hồ chạy chậm dần. Thời gian con lắc đồng hồ chạy chậm dần sau khoảng thời gian là:
Ví dụ: Một đồng hồ quả lắc, đồng hồ này luôn chạy đúng giờ với chu kỳ T = 2s. Nâng con lắc lên độ cao h = 1 km so với mặt đất và cho rằng nhiệt độ cao không thay đổi theo mặt đất.
a) Xác định chu kỳ của con lắc ở độ cao đó? Cho bán kính trái đất R= 6370 km.
b/ Ở độ cao h con lắc đi nhanh hay chậm bao nhiêu lần, mỗi ngày dao động sai bao nhiêu lần?
Dạy:
a/ Chu kỳ của đồng hồ ở độ cao h:
Thay đổi số: 
= 2,00013 giây.
b/ Chu kỳ tăng, đồng hồ chạy chậm:
= 13,569 giây
Dạng 3: Biến đổi đồng thời độ dài l
Phương pháp
Trường hợp 1: Gia tốc g thay đổi theo độ cao hoặc độ sâu.
+ Ở mặt đất (nhiệt độ t1) chu kì của con lắc
+ Ở độ cao h so với mặt đất (nhiệt độ t2) thì chu kì là:
+ Xét tỉ lệ 
với
+ nếu con lắc ở độ sâu h trong lòng đất thì:
+ Thời gian con lắc đi sai nhịp sau thời gian:
Chiều cao h:
Độ sâu h:
Ví dụ:
Một con lắc đồng hồ được cho là một con lắc đơn chạy chính xác ở mực nước biển, ở nhiệt độ 200C. Đưa con lắc lên độ cao h = 3,2km, nhiệt độ -100c thì con lắc này chạy nhanh hay chậm? Hỏi mỗi ngày có bao nhiêu lần chạy sai, biết hệ số nở của con lắc là = 1,8.10-5K-1. Bán kính trái đất R = 6400 km
Hướng dẫn: Sử dụng CT:
Vì vậy, nó kết luận rằng đồng hồ đang chạy chậm.
Thời gian chạy chậm sau một ngày đêm sẽ là:
câu đố về con lắc đơn
Câu 1. Biên độ dao động nhỏ của con lắc đơn sẽ phụ thuộc vào những yếu tố nào, hãy chọn câu trả lời đúng:
A. khối lượng của con lắc.
B. khối lượng của con lắc.
C. tỉ số giữa khối lượng và trọng lượng của con lắc.
D. trọng lượng riêng của con lắc.
Đáp án đúng: C. tỉ số giữa khối lượng và trọng lượng của con lắc.
giải thích: Tỉ số giữa trọng lượng và khối lượng của con lắc là gia tốc trọng trường tại nơi vật dao động.
Câu 2. Chọn phát biểu đúng khi nói về con lắc đơn dao động điều hòa:
A. Lực kéo về phụ thuộc vào chiều dài của con lắc.
B. Lực kéo vật phụ thuộc vào khối lượng của quả nặng.
C. Gia tốc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.
D. Tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.
Đáp án đúng: B. Lực kéo vật phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng.
Giải thích: Lực kéo về (lực đàn hồi) trong con lắc đơn là thành phần của trọng lực tác dụng lên vật và hình chiếu lên vật theo tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động, có giá trị P2 = Psinα = mgsinα nên lực kéo về phụ thuộc. phụ thuộc vào khối lượng của vật. Do đó, câu trả lời đúng là B
Câu 3: Cho một con lắc đơn gồm vật khối lượng m = 400 g và dây treo dài l = 2 m. Biết rằng góc lệch lớn nhất của sợi dây so với phương thẳng đứng là αo = 9°. Lấy g = 9,8 m/s2. Tính cơ năng, véc tơ vận tốc tức thời của quả nặng khi quả nặng ở vị trí thấp nhất:
AW = 0,61J; v = 2m/s.
B. W = 0,096 J; v = 0,69m/s.
C. W = 9,6J; v = 0,70 m/s.
D. W = 0,96 J; v = 0,78 m/s.
Câu trả lời đúng: B. W = 0,096 J; v = 0,69m/s.
Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng, ta có:
W=mghmax=mgl(1-cosαo)≈0,096 J
Mặt khác chúng ta có:
Với các bài tập về con lắc đơn mà chúng tôi đã nêu, hi vọng đây sẽ là bài viết chi tiết nhất về chủ đề này. Để học tốt toán hình thức trắc nghiệm, đặc biệt là về dao động điều hòa thì việc học thuộc công thức con lắc đơn luôn là điều bắt buộc trước khi làm tiếp các dạng toán khác.
Bản quyền bài viết thuộc về trường THPT TP Sóc Trăng. Mọi sao chép đều là gian lận!
Nguồn chia sẻ: Trường Cmm.edu.vn (thptsoctrang.edu.vn)
Bạn thấy bài viết Bài tập con lắc đơn và phương pháp giải dạng toán có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Bài tập con lắc đơn và phương pháp giải dạng toán bên dưới để Trường THPT Nguyễn Quán Nho có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptnguyenquannho.edu.vn của Trường THPT Nguyễn Quán Nho
Nhớ để nguồn bài viết này: Bài tập con lắc đơn và phương pháp giải dạng toán của website thptnguyenquannho.edu.vn
Chuyên mục: Văn học