Đề cương ôn tập học kì I môn Vật lý Lớp 12 - Năm học 2019-2020 - Trường THPT Tôn Thất Tùng

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP VẬT LÍ 12 NĂM HỌC 2019 – 2020 I. LÍ THUYẾT: CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ HỌC 1. Dao động: Là những chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. (Vị trí cân bằng là vị trí tự nhiên của vật khi chưa dao động, ở đó hợp các lực tác dụng lên vật bằng 0) 2. Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động của vật lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. (Trạng thái chuyển động bao gồm tọa độ, vận tốc v gia tốc cả về hướng và độ lớn). 3. Dao động điều hòa: là dao động được mô tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin(t + ) hoặc x = Acos(t + ) Đồ thị của dao động điều hòa là một đường sin (hình vẽ): Trong đó: x: tọa độ (hay vị trí ) của vật. A: Biên độ dao động, là li độ cực đại, luôn là hằng số dương : Tần số góc (đo bằng rad/s), luôn là hằng số dương (t + ): Pha dao động (đo bằng rad), cho phép ta xác định trạng thái dao động của vật tại thời điểm t. : Pha ban đầu, là hằng số dương hoặc âm phụ thuộc vào cách ta chọn mốc thời gian (t = t0) 4. Chu kì, tần số dao động: * Chu kì T (đo bằng giây (s)) là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lập lại như cuõ hoặc là thời gian để vật thực hiện một dao động. T = = (t là thời gian vật thực hiện được N dao động) * Tần số ƒ (đo bằng héc: Hz) là số chu kì (hay số dao động) vật thực hiện trong một đơn vị thời gian:  = = = (1Hz = 1 dao động/giây) 5. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa: Xét một vật dao động điều hoà có phương trình: x = Acos(t + ). a. Vận tốc: v = x’ = -Asin(t + ) v = Acos(t + + ) vmax = A, khi vật qua VTCB b. Gia tốc: a = v’ = x’’ = -2Acos(t + ) = - 2x a = -2x =2Acos(t+ + ) 2 amax = A , khi vật ở vị trí biên. 6) Quãng đường đi được và tốc độ trung bình trong 1 chu kì: * Quãng đường đi trong 1 chu kỳ luôn là 4A; trong 1/2 chu kỳ luôn là 2A * Quãng đường đi trong l/4 chu kỳ là A nếu vật xuất phát từ VTCB hoặc vị trí biên (tức là = 0; /2; ) * Tốc độ trung bình v = = trong một chu kì (hay nửa chu kì): v = 2v = = max * Tốc độ tức thời là độ lớn của vận tốc tức thời tại một thời điểm. * Thời gian vật đi từ VTCB ra biên hoặc từ biên về VTCB luôn là T/4. 2 2 2 2 v - Hệ thức độc lập: a = - x0; A x0  7. Các loại dao động: a. Dao động tắt dần: Là dao động có biên độ giảm dần (hay cơ năng giảm dần) theo thời gian (nguyên nhân do tác dụng cản của lực ma sát). Lực ma sát lớn quá trình tắt dần càng nhanh và ngược lại. Ứng dụng trong các hệ thống giảm xóc của ôtô, xe máy, chống rung, cách âm b. Dao động tự do: Là dao động có tần số (hay chu kì) chỉ phụ vào các đặc tính cấu tạo (k,m) của hệ mà không phụ thuộc vào các yếu tố ngoài (ngoại lực). Dao động tự do sẽ tắt dần do ma sát. c. Dao động duy trì: Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi. Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi bin độ và chu kì hay tần số dao động của hệ. d. Dao động cưỡng bức: Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F0cos(t + ) với F0 là biên độ của ngoại lực. + Ban đầu dao động của hê là một dao động phức tạp do sự tổng hợp của dao động riêng và dao động cưỡng bức sau đó dao động riêng tắt dần vật sẽ dao động ổn định với tần số của ngoại lực. + Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng và ngược lại. + Biên độ của dao động cưỡng bức giảm nếu lực cản môi trường tăng và ngược lại. + Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số dao động riêng giảm. VD: Một vật m có tần số dao động riêng là  0, vật chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức có biểu thức F = F0cos(ωt + ) và vật dao động với biên độ A thì khi đó 2 2 tốc độ cực đại của vật là v max = A.; gia tốc cực đại là amax = A. và F= m. .x 2 F0 = m.A. e. Hiện tượng cộng hưởng: Là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng một cách đột ngột khi tần số dao động cưỡng bức xấp xỉ bằng tần số dao động riêng của hệ. Khi đó:  = 0 2. CHU KÌ CON LẮC LÒ XO - Chu kì dao động của con lắc lò xo: T = = = = 2 - Với con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng của lò xo ta có mg = k. l =  = = 2  = = Với k là độ cứng của lò xo (N/m); m: khối lượng vật nặng (kg); Δℓ: độ biến dạng của lò xo (m) T = = = 2 = 2 = (t là khoảng thời gian vật thực hiện N dao động) 3. Lực phục hồi là hợp lực tác dụng vào vật hay lực kéo về, có xu hướng đưa vật về VTCB và là lực gây ra dao động cho vật, lực này biến thiên điều hòa cùng tần số với dao động của vật và tỷ lệ nhưng trái dấu với li độ. 2 Fph = - k.x = ma = -mω .x có độ lớn Fph = k|x| NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA CỦA CON LẮC LÒ XO 1. Năng lượng trong dao động điều hòa: 1 2 1 2 2 1 2 a. Thế năng đàn hồi: E t = kx kA cos (t ) Etmax = kA (Khi vật ở vị 2 2 2 trí biên x = A) Gọi ’, T’, f’, ’ lần lượt là tần số góc, chu kì, pha ban đầu của thế năng ta có: ’ = 2; T’ = ; f’ = 2f, ’ = 2 2 2 b. Động năng chuyển động: Eđ = mv với v = -Asin(t+ ) và  = c. Cơ năng E: Là năng lượng cơ học của vật nó bao gồm tổng của động năng và thế năng. 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 E = Et + Eđ = kx + mv = Et max = kA = Eđ max = mv = m A 2 2 2 2 max 2 CHU KÌ DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN g l 1. Công thức:  = ; T = = 2 ; = = l g TỔNG HỢP DAO ĐỘNG 1. Độ lệch pha của 2 dao động điều hòa cùng tần số: x1 A1 cos(t 1 ) Nếu , = 2 - 1 x2 A2 cos(t 2 ) - Nếu > 0 1 > 2ta nói dao động x1 sớm pha hơn dao động x2 - Nếu < 0 1 < 2ta nói dao động x1 trễ pha hơn dao động x2 - Nếu = k.2 (k Z) ta nói x1 cùng pha x2 - Nếu = (2k+1) (k Z) ta nói x1 ngược pha x2 - Nếu = (2k+1) (k Z) ta nói x1 vuôngpha x2 2. Tổng hợp của 2 dao động điều hòa cùng tần số là một dao động điều hòa cùng phương cùng tần số: x1 A1 cos(t 1 ) - Giả sử cần tổng hợp hai dao động: x = x1 + x2 = Acos(t x2 A2 cos(t 2 ) + ) Với với 1 ≤ ≤ 2 (nếu 1 ≤ 2 ) CHƯƠNG II: SÓNG CƠ VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG CƠ 1. Định nghĩa: Sóng cơ học là sự lan truyền dao động cơ học trong môi trường vật chất đàn hồi theo thời gian. * Sóng cơ chỉ lan truyền được trong môi trường vật chất đàn hồi, không lan truyền được trong chân không. Đây là khác biệt cơ bản giữa sóng cơ và sóng điện từ (sóng điện từ lan truyền rất tốt trong chân không). 2. Các đại lượng sóng: a. Vận tốc truyền sóng (v): Gọi S là quãng đường sóng truyền trong thời gian t. Vận tốc truyền sóng là: v = (Chú ý: Vận tốc sóng là vận tốc lan truyền của sóng trong không gian chứ không phải là vận tốc dao động của các phần tử) 2 1 t b. Chu kì sóng: T (s) (N là số lần nhô lên của 1 điểm hay số đỉnh  f N 1 sóng đi qua một vị trí hoặc số lần sóng dập vào bờ trong thời gian t(s)) c. Tần số sóng f: Tất cả các phân tử vật chất trong tất cả các môi trường mà sóng truyền qua đều dao độngcùng một tần số v chu kì, bằng tần số và chu kì của nguồn sóng, gọi là tần số (chu kì) sóng:  = = (Hz) d. Bước sóng: Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong một chu kì và là khoảng cách ngắn nhất giữahai điểm dao động cùng pha trên phương truyền sóng.  = v.T = (m) e. Biên độ sóng: Biên độ sóng tại mỗi điểm là biên độ dao động của phần tử sóng tại điểm đó nói chung trong thực tế biên độ sóng giảm dần khi sóng truyền xa nguồn. f. Năng lượng sóng Ei: Năng lượng sóng tại mỗi điểm Ei là năng lượng dao động của phần tử sóng tại điểm đó nói chung trong thực tế năng lượng sóng luôn giảm dần khi sóng truyền xa nguồn 3. Phân loại sóng: a. Sóng dọc: Là sóng có phương dao động của các phần tử trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc có khả năng lan truyền trong cả 3 trạng thái của môi trường vật chất là Rắn, lỏng, khí. b. Sóng ngang: Là sóng có phương dao động của các phần tử vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ có thể lan truyền trong chất rắn và bề mặt chất lỏng, sóng ngang không lan truyền được trong chất lỏng và chất khí. SÓNG ÂM HỌC. 1. Định nghĩa: Sóng âm là những sóng cơ lan truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí. 2. Phân loại sóng âm (Dựa vào tần số): - Sóng âm nghe được: Là sóng âm có tần số trong khoảng từ 16Hz đến 20000Hz gây ra cảm giác thính giác. - Sóng siêu âm: Là sóng âm mà có tần số lớn hơn 20000Hz không gây ra cảm giác thính giác ở người. - Sóng hạ âm: Là sóng âm mà có tần số nhỏ hơn 16Hz không gây ra cảm giác thính giác ở người. 3. Các đặc trưng vật lý của sóng âm: Là các đặc trưng có tính khách quan định lượng, có thể đo đạc tính toán được. Bao gồm các đại lượng như: Chu kì, tần số, biên độ, năng lượng, cường độ, mức cường độ, đồ thị a. Cường độ âm I(W/m2): I = = . Với E(J), P(W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn; S (m 2) là diện tích mặt vuông góc với phương truyền âm (với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S = 4πR2) I I b.Mức cường độ âm: L(B) log hoặc L(dB) 10.log I 0 I 0 5. Bảng liên hệ giữa đặc trưng sinh lý và đặc trưng vật lý của sóng âm. Đặc trưng sinh lý của âm Đặc trưng vật lý của sóng âm Độ cao - Âm cao (thanh – bổng) có tần số lớn - Âm thấp (trầm – lắng) có tần số nhỏ Tần số hoặc chu kì - Ở cùng một cường độ, âm cao dễ nghe hơn âm trầm Độ to - Ngưỡng nghe là cường độ âm nhỏ nhất mà còn cảm nhận được Mức cường độ âm (biên độ, năng - Ngưỡng đau là cường độ âm đủ lớn lượng, tần số âm) đem lại cảm giác đau nhức tai. Miền nghe được có cường độ thuộc khoảng ngưỡng nghe và ngưỡng đau Âm sắc Đồ thị âm (bao gồm: Biên độ, năng lượng, tần số âm và cấu tạo nguồn phát - Là sắc thái của âm thanh âm) PHƯƠNG TRÌNH SÓNG - GIAO THOA SÓNG I. Phương trình sóng - Độ lệch pha 1. Phương trình sóng trên trục Ox. Nguồn sóng tại gốc tọa độ O có phương trình dao động: u= a.cos(2 f.t + ) - P.trình sóng truyền theo chiều dương trục Ox đến điểm M có tọa độ x là: u M = acos(2 ft + - 2 ) 2. Độ lệch pha 2 điểm M1, M2 do cùng 1 nguồn truyền đến: phương trình dao động tại nguồn là: u = a.cos(ωt + ). - Độ lệch pha giữa M1 và M2 là: = (d2 - d1) - Để hai dao động cùng pha thì = 2k (d2 - d1) = 2k (d2 - d1) = k. - Để hai dao động ngược thì = (2k+1) (d2 - d1) = (2k+1) (d2 - d1) = (2k+1). II. Giao thoa bởi hai sóng kết hợp: 1. Độ lệch pha của 2 nguồn tại M: Gọi phương trình dao động tại các nguồn S 1,S2 lần lượt là: u1 = a.cos(2 ft + 1) và u2 = a.cos(2 ft + 2). Độ lệch pha của 2 nguồn sóng là: = ( 2 - 1) - Phương trình dao động tại M khi sóng S1 truyền đến: u1M = acos(2 ft + 1 -2 ) - Phương trình dao động tại M khi sóng S2 truyền đến: u2M = acos(2 ft + 2 -2 ) Độ lệch pha của 2 nguồn sóng tại điểm M là: M = 2 - 1 + (d1 - d2) 2. Phương trình dao động tổng hợp tại M khi sóng S1, S2 truyền đến: 2 1 d1 d2 1 2 d1 d2 u = u1M + u2M = 2acos( + ).cos(2 ft + - ) 2  2  d1 d2 a. Biên độ sóng tại M: AM = 2a|cos( + )| với = 1- 2 (không phụ  thuộc thời gian - chỉ phụ thuộc vị trí) III. Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn kết hợp S 1; S2 cách nhau một khoảng ℓ. Gọi = ( 2 - 1) là độ lệch của 2 nguồn. Xét điểm M trên S 1S2 cách hai nguồn lần lượt d1, d2. a. Hai nguồn dao động cùng pha: d d Biên độ dao động của điểm M: A = 2a|cos( 1 2 )|  * Tìm số điểm dao động cực đại trên đoạn S 1S2: d1 – d2 = k (k Z); Số điểm cực đại: * Tìm số điểm dao động cực tiểu trên đoạn S1S2: d1 – d2 = (2k+1) (k Z) Số điểm cực tiểu: Khi hai nguồn dao động cùng pha và cùng biên độ a thì trung điểm của S1S2 có biên độ cực đại A = 2a và tập hợp các điểm cực tiểu và cực đại là họ các đường Hypecboℓ có S1, S2 là tiêu điểm b. Hai nguồn dao động ngược pha: Biên độ dao động của điểm M: AM = 2a|cos( d d 1 2 + )|  * Tìm số điểm dao động cực đại: d1 – d2 = (2k + 1) (k Z) Số điểm cực đại: * Tìm số điểm dao động cực tiểu: d1 – d2 = k(k Z) Số điểm hoặc số đường cực tiểu: SÓNG DỪNG 1. Các đặc điểm của sóng dừng: - Sóng dừng là sóng được tạo ra do sự giao thoa của 2 sóng ngược chiều (thường là sóng tới và sóng phản xạ trên cùng phương truyền) - Bụng sóng là những điểm dao động với biên độ cực đại. Nút sóng là những điểm dao động với biên độ bằng 0 (đứng yên). Bụng sóng và nút sóng là những điểm cố định trong không gian. - Khoảng cách giữa hai bụng sóng hay hai nút sóng liên tiếp là /2. - Khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng liên tiếp là /4. 2. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có chiều dài L: a. Trường hợp sóng dừng với hai đầu nút (vận cản cố định) - Chiều dài dây: ℓ = k (k = 1, 2, ...) số bụng sóng: Nbụng = k; số bó sóng: Nbó = k; số nút sóng: Nnút = k + 1 b) Trường hợp sóng dừng với một đầu là nút B (cố định), một đầu là bụng A (tự do): - Chiều dài dây: ℓ = (2k +1) (k ￿ N) ; số bụng sóng: Nbụng = k+1; số bó sóng: Nbó = k; số nút sóng: Nnút = k + 1 CHƯƠNG III: ĐIỆN XOAY CHIỀU- SÓNG ĐIỆN TỪ ĐẠI CƯƠNG VỀ DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU. I. Dòng điện xoay chiều – tính chất các linh kiện cơ bản R,L,C. 1. Định nghĩa: Dòng điện xoay chiều có bản chất là dòng dao động cưỡng bức của các hạt mang điện dưới tác dụng của điện trường biến thiên tạo bởi hiệu điện thế xoay chiều, dòng điện xoay chiều có chiều luôn thay đổi và có cường độ biến thiên tuần hoàn theo quy luật hàm cos hoặc hàm sin với thời gian i = I0cos(2 .f.t + 0) b. Tụ điện C - Không cho dòng điện 1 chiều hay dòng điện không đổi đi qua.