Tài liệu Tóm tắt lý thuyết và phương pháp giải bài tập vật lý 12

Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 LỜI DẠY CỦA BÁC HỒ “… ngày nay chúng ta phải xây dựng lại cơ đồ mà tổ tiên để lại cho chúng ta, làm sao cho chúng ta theo kịp các nước khác trên toàn cầu. Trong công cuộc kiến thiết đó, nhà nước trông mong chờ đợi ở các em rất nhiều. Non sông Việt Nam có trở nên tươi đẹp hay không, dân tộc Việt Nam có bước tới đài vinh quang để sánh vai cùng các cường quốc năm châu được hay không chính là nhờ một phần lớn ở công học tập của các em”. (Thư gửi các em học sinh nhân ngày khai trường đầu tiên của nước Việt Nam Dân chủ cộng hòa, tháng 9/1945). ---------- “Không có việc gì khó Chỉ sợ lòng không bền Đào núi và lấp biển Quyết chí ắt làm nên”. 1 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 (Câu thơ Bác tặng Đơn vị thanh niên xung phong 312 làm đường tại xã Cẩm Giàng, Bạch Thông, Bắc Kạn, ngày 28/3/1951) ---------Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học. ---------- 2 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 ÔN TẬP 1. Kiến thức toán cơ bản: a. Đạo hàm của một số hàm cơ bản sử dụng trong Vật Lí: Hàm số Đạo hàm y = sinx y’ = cosx y = cosx y’ = - sinx b. Các công thức lượng giác cơ bản: 2sin2a = 1 – cos2a - cos = cos( + ) - sina = cos(a +  ) 2 2cos2a = 1 + cos2a sina = cos(a  sina + cosa = 2 sin(a  ) - cosa = cos(a + 4 )  sina - cosa = 2 sin(a  ) 2 sin(a  cosa - sina = 4  ) 4 s in3a  3sin a  4sin 3 a  ) 2 cos3a  4 cos3 a  3cos a c. Giải phương trình lượng giác cơ bản:   a  k 2     a  k 2 sin   sin a   cos   cosa    a  k 2 d. Bất đẳng thức Cô-si: a  b  2 a.b ; (a, b  0, dấu “=” khi a = b) 3 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 e. Định lý Viet: b x y  S    là nghiệm của X2 – SX + a   x, y c  x. y  P  a  P=0 Chú ý: y = ax2 + bx + c; để ymin thì x = b ; Đổi x0 ra 2a x 0 180 rad: f. Các giá trị gần đúng:  2  10; 314  100  ; 0,318  1  ; 0,636  2  ; 0,159  1 ; 1,41  2;1,73  3 2 ---------Mọi công việc thành đạt đều nhờ sự kiên trì và lòng say mê. BẢNG CHỦ CÁI HILAP Kí hiệu in hoa A B   Kí hiệu in thường Đọc Kí số    alpha bêta gamma denta epxilon zêta êta têta iôta kapa 1 2 3 4 5 7 8 9 10 20  E Z H      ,   I K 4 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1  M N  O  P  T   X                 lamda muy nuy kxi ômikron pi rô xichma tô upxilon phi khi Pxi Omêga 30 40 50 60 70 80 100 200 300 400 500 600 700 800 ---------Thành công không có bước chân của kẻ lười biếng ---------Ý chí là sức mạnh để bắt đầu công việc một cách đúng lúc. ---------Đừng xấu hổ khi không biết, chỉ xấu hổ khi không học. ---------2. Kiến thức Vật Lí: ĐỔI MỘT SỐ ĐƠN VỊ CƠ BẢN Khối lượng Năng lượng hạt nhân -3 1g = 10 kg 1u = 931,5MeV 3 1kg = 10 g 1eV = 1,6.10-19J 5 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 1 tấn = 103kg 1ounce = 28,35g 1pound = 453,6g Chiều dài 1MeV = 1,6.10-13J 1u = 1,66055.10-27kg Chú ý: 1N/cm = 100N/m 1đvtv = 150.106km = 1năm as -2 1cm = 10 m Vận tốc -3 1mm = 10 m 18km/h = 5m/s -6 36km/h = 10m/s 1  m = 10 m -9 1nm = 10 m 54km/h = 15m/s -12 1pm = 10 m 72km/h = 20m/s 0 -10 1A = 10 m Năng lượng điện 1inch = 2,540cm 1mW = 10-3W 1foot = 30,48cm 1KW = 103W 1mile = 1609m 1MW = 106W 1 hải lí = 1852m 1GW = 109W 1mH = 10-3H Độ phóng xạ 1Ci = 3,7.1010Bq 1  H = 10-6H Mức cường độ âm 1  F = 10-6F 1B = 10dB 1mA = 10-3A 1BTU = 1055,05J Năng lượng 3 1KJ = 10 J 1BTU/h = 0,2930W 1J = 24calo 1HP = 746W 1Calo = 0,48J 1CV = 736W 7 ĐƠN VỊ CHUẨN TRONG HỆ SI (Systeme International) Đơn vị chiều dài: mét (m) Đơn vị thời gian: giây (s) Đơn vị khối lượng: kilôgam (kg) Đơn vị nhiệt độ: kenvin (K) 6 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 Đơn vị cường độ dòng điện: ampe (A) Đơn vị cường độ sáng: canđêla (Cd) Đơn vị lượng chất: mol (mol) Chú ý: các bội và ước về đơn vị chuẩn và sử dụng máy tính Casio. 3. Động học chất điểm: a. Chuyển động thẳng đều: v = const; a = 0 b. Chuyển động thẳng biến đổi đều: v  o; a  const v  v0  at a v v  v0  t t  t0 1 2 at 2 v 2  v 2 0  2as v  gt v 2  2 gh s  v0t  c. Rơi tự do: h 1 2 gt 2 v  2 gh d. Chuyển động tròn đều: T 2   1 f v  R aht  v2  R 2 R   .t 4. Các lực cơ học:   @ Định luật II NewTon: Fhl  ma   a. Trọng lực: P  mg  Độ lớn: P  mg b. Lực ma sát: F  N  mg v2 R d. Lực đàn đàn hồi: Fdh  kx  k (l ) c. Lực hướng tâm: Fht  maht  m 5. Các định luật bảo toàn: a. Động năng: Wd  1 mv 2 2 A 1 2 1 2 mv2  mv1 2 2 b. Thế năng: 7 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 @ Thế năng trọng trường: Wt  mgz  mgh A  mgz1  mgz2 @ Thế năng đàn hồi: Wt  1 2 1 kx  k (l ) 2 2 2   c. Định luật bảo toàn động lượng: p1  p2  const @ Hệ hai vật va chạm:   ' ' m1v1  m2v2  m1v1  m2v2 @ Nếu va chạm mềm:    m1v1  m2v2  (m1  m2 )V d. Định luật bảo toàn cơ năng: W1  W2 Hay Wd 1  Wt1  Wd 2  Wt 2 ---------6. Điện tích: qq a. Định luật Cu-lông: F  k  1 2  Với k = 9.109 r 2 Q b. Cường độ điện trường: E  k  2 r c. Lực Lo-ren-xơ có: f L  q vB sin  o q: điện tích của hạt (C) o v: vận tốc của hạt (m/s)   o   (v , B) o B: cảm ứng từ (T) o f L : lực lo-ren-xơ (N) Nếu chỉ có lực Lorenzt tác dụng lên hạt và     (v , B)  900 thì hạt chuyển động tròn đều. Khi vật chuyển động tròn đều thì lực Lorenzt đóng vai trò là lực hướng tâm. 8 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 Bán kính quỹ đạo: R  mv qB 7. Dòng điện 1 chiều (DC): a. Định luật Ôm cho đoạn mạch: I  I= U R q U  (q là điện lượng dịch chuyển qua đoạn t R mạch) N= q ( e = 1,6. 10-19 C) e  Tính suất điện động hoặc điện năng tích lũy của nguồn điện.  A (  là suất điện động của nguồn điện, đơn vị q là Vôn (V))  Công và công suất của dòng điện ở đoạn mạch: A = UIt P= A  U.I t U2 . t  U.I.t  Định luật Jun-LenXơ: Q = RI t = R 2  Công suất của dụng cụ tiêu thụ điện: P = UI = RI2 = U2 R b. Định luật Ôm cho toàn mạch: I  E Rr c. Bình điện phân (Định luật Faraday): 1 A m It F n 9 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 F = 965000 C/mol m được tính bằng gam 8. Định luật khúc xạ và phản xạ toàn phần: a. Định luật khúc xạ: sin i n v  n21  2  1 sin r n1 v2 n1  n2  b. Định luật phản xạ toàn phần:  n2 i  igh  n 1  ---------“Học không chỉ đơn thuần là học, mà học phải tư duy, vận dụng và sáng tạo” ---------Ngày mai đang bắt đầu từ ngày hôm nay! ---------“Đường đi khó không phải vì ngăn sông cách núi Chỉ khó vì lòng người ngại núi, e sông” ---------Thà đổ mồ hôi trên trang vở, còn hơn rơi lệ ở phòng thi! ---------“Đường tuy gần, không đi không bao giờ đến.Việc tuy nhỏ, không làm chẳng bao giờ nên” ---------- CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 10 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 1. Chu kì, tần số, tần số góc:   2f *T=  2 T với f  1 1 T  T f t (t là thời gian để vật thực hiện n dđ) n 2. Dao động: a. Thế nào là dao động cơ: Chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt, gọi là vị trí cân bằng. b. Dao động tuần hoàn: Sau những khoảng thời gian bằng nhau gọi là chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ. c. Dao động điều hòa: là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian. 3. Phương trình dao động điều hòa (li độ): x = Acos(t + ) + x: Li độ, đo bằng đơn vị độ dài cm hoặc m -A O A + A = xmax: Biên độ (luôn có giá trị dương) + 2A: Chiều dài quỹ đạo. +  : tần số góc (luôn có giá trị dương) + t   : pha dđ (đo bằng rad) ( 2    2 ) +  : pha ban đầu (tại t = 0, đo bằng rad) (      ) + Gốc thời gian (t = 0) tại vị trí biên dương:   0 + Gốc thời gian (t = 0) tại vị trí biên âm:    + Gốc thời gian (t = 0) tại vị trí cân bằng theo chiều âm:    2 11 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 + Gốc thời gian (t = 0) tại vị trí cân bằng theo chiều dương:     2 * Chú ý: + Quỹ đạo là một đoạn thẳng dài L = 2A + Mỗi chu kì vật qua vị trí biên 1 lần, qua các vị trí khác 2 lần (1 lần theo chiều dương và 1 lần theo chiều âm) - sina = cos(a +   ) và sina = cos(a - ) 2 2 4. Phương trình vận tốc: dx   x '  v   A sin(t   )   A cos(t    ) dt 2 v ms  cms  hoặc + v luôn cùng chiều với chiều cđ + v luôn sớm pha  so với x 2 + Vật cđ theo chiều dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < 0. + Vật ở VTCB: x = 0; vmax = A; + Vật ở biên: x = ±A; vmin = 0; 5. Phương trình gia tốc: dv hay a   Acos(t     ) cm hoặc a  v '  x ''; a   A cos(t   ) =   x 2 2 2  s m  s 2 dt 2 + a luôn hướng về vị trí cân bằng; + a luôn sớm pha  so với v 2 + a và x luôn ngược pha 12 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 + Vật ở VTCB: x = 0; vmax = A; amin = 0 + Vật ở biên: x = ±A; vmin = 0; amax = 2A 6. Hợp lực tác dụng lên vật (lực hồi phục): F = ma = m 2 x =-kx + Fhpmax = kA = m  2 A : tại vị trí biên + Fhpmin = 0: tại vị trí cân bằng + Dao động cơ đổi chiều khi lực đạt giá trị cực đại. + Lực hồi phục luôn hướng về vị trí cân bằng. -A O A xmax  A x=0 vmax  A v=0 amax = 2A =A a=0 xmax = A v=0 amax 2 kA = m  A Fhpmax Fhpmin = 0 Fhpmax = 2 7. Công thức độc lập: A  x  2 và A2  v2 2  2 v2 2 a2 4 + Kéo vật lệch khỏi VTCB 1 đoạn rồi buông (thả) A + Kéo vật lệch khỏi VTCB 1 đoạn rồi truyền v x 8. Phương trình đặc biệt: Biên độ: A Tọa độ VTCB: x  A Tọa độ vt biên: x  a ± A 13 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1  x  a ± Acos(t + φ) với a  const     x a ± Acos2(t+φ) với a  const  Biên độ: A ; 2 ’2; φ’ 2φ 9. Đồ thị của dđđh: đồ thị li độ là đường hình sin. - Giả sử vật dao động điều hòa có phương trình là: x  A cos(t   ) . - Để đơn giản, ta chọn φ = 0, ta được: x  A cost .   v  x '   A sin  t  A cos( t  ) 2 2 2  a   x   A cost Một số giá trị đặc biệt của x, v, a như sau: T 0 T/4 T/2 X A 0 -A V 0 -ωA 0 A 0 2A 2A 3T/4 0 ωA 0 T A 0 2A Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin.  Đồ thị cũng cho thấy sau mỗi chu kì dao động thì tọa độ x, vận tốc v và gia tốc a lập lại giá trị cũ. 10. Thời gian và đường đi trong dao động điều hòa: a. Thời gian ngắn nhất: 14 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 Biên âm Biên dương VTCB A 3 A 2 A 2 2 2 A 2 A 3 A 2 2 -A- A 2 O T 2 + Từ x = A đến x = - A hoặc ngược lại: t  + Từ x = 0 đến x =  A hoặc ngược lại: t  T 4 A T hoặc ngược lại: t  12 2 A 2 + Từ x = 0 đến x =  hoặc ngược lại: 2 + Từ x = 0 đến x =  t  T 8 T A 3 hoặc ngược lại: t  6 2 A T + Từ x =  đến x =  A hoặc ngược lại: t  6 2 + Từ x = 0 đến x =  b. Đường đi: + Đường đi trong 1 chu kỳ là 4A; trong 1 2 chu kỳ là 2A + Đường đi trong 1 4 chu kỳ là A khi vật đi từ VTCB đến vị trí biên hoặc ngược lại (còn các vị trí khác phải tính) 15 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 @ Bài toán tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian 0 < t < M2 T . 2 M1 P M2  2 A -A P2 O P1 -A x O  2 A P x M1 H.1 - Góc quét  = t. H.2 - Quãng đường lớn nhất: (H.1) Smax  2A sin S min Quãng đường  t  2 A(1  cos )  2 A(1  cos ) 2 2 nhỏ Lưu ý: Trong trường hợp t > T 2  t  2 A sin 2 2 nhất: T 2 Tách t  n  t ' trong đó n  N * ;0  t '  + Trong thời gian n (H.2) T 2 T quãng đường luôn là 2nA 2 + Trong thời gian t’ thì quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất tính như trên.  ' t '  n2 A  2 A sin 2 2 '  t '  n2 A  2 A(1  cos )  n2 A  2 A(1  cos ) 2 2 Smax  n2 A  2A sin Smin 16 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 Nếu bài toán nói thời gian nhỏ nhất đi được quãng đường S thì ta vẫn dùng các công thức trên để làm với S = Smax; Nếu bài toán nói thời gian lớn nhất đi được quãng đường S thì ta vẫn dùng các công thức trên để làm với S = Smin; nếu muốn tìm n thì dùng S  n, p ( n  0, p ) 2A s c. Vận tốc trung bình: vtb  t + Tốc độ trung bình lớn nhất và nhỏ nhất của trong khoảng thời gian t: vtb max  S max S và vtb min  min với Smax; Smin tính như t t trên. d. Quãng đường và thời gian trong dđđh. 11. Tính khoảng thời gian: t  1  2  T .( 1  2 )     2 17 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 - Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 đến x2: cos 1  x1 x ;cos 2  2 A A - Thời gian để vật tăng tốc từ v1(m/s) đến v2(m/s) thì: cos 1  v1 v ; cos  2  2 A. A. - Thời gian để vật thay đổi gia tốc từ a1(m/s2) đến a2(m/s2) thì: cos 1  a1 a ; cos  2  2 2 A. 2 A. 12. Vận tốc trong một khoảng thời gian t : @ Vận tốc không vượt quá giá trị v  x  A cos(t   ) . Xét trong T t  t     x? 4 4 @ Vận tốc không nhỏ hơn giá trị v  x  A sin(t   ) . Xét trong T t  t     x? 4 4 ---------Thành công không có bước chân của kẻ lười biếng ---------CHUYÊN ĐỀ 1: CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DĐĐH Dđđh được xem là + M hình chiếu của một chất (C α ’ điểm chuyển động tròn )  M đều lên một trục nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. O A x(cos) v Với: A  R;   R M’’ -A O A 18 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 B1: Vẽ đường tròn (O, R = A); B2: t = 0: xem vật đang ở đâu và bắt đầu chuyển động theo chiều âm hay dương + Nếu   0 : vật chuyển động theo chiều âm (về biên âm) + Nếu   0 : vật chuyển động theo chiều dương (về biên dương) B3: Xác định điểm tới để xác định góc quét  : t   .T 0 360   t.3600 T Chú ý: Phương pháp tổng quát nhất để tính vận tốc, đường đi, thời gian, hay vật qua vị trí nào đó trong quá trình dao động. Ta cho t = 0 để xem vật bắt đầu chuyển động từ đâu và đang đi theo chiều nào, sau đó dựa vào các vị trí đặc biệt trên để tính. ---------“Thiên tài: 99% mồ hôi và nước mắt, 1% là bẫm sinh” ---------- 19 Tóm Tắt Lý Thuyết Và PP Giải Bài Tập Vật Lí 12 - Năm Học 2015 – 2016 – Tập 1 CHỦ ĐỀ 2: CON LẮC LÒ XO k Dạng 1: Đại cương về con lắc lò xo 1. Phương trình dđ: x = Acos(t + ) 2. Chu kì, tần số, tần số góc và độ biến dạng: + Tần số góc, chu kỳ, tần số: f 1 k 2 m k  + k = m  2 Chú ý: 1N/cm = 100N/m + Nếu lò xo treo thẳng đứng: T  2 m  2 k m l 0 g ; m T  2 Với l0  m k ; mg k Nhận xét: Chu kì của con lắc lò xo + tỉ lệ thuận căn bậc 2 của m; tỉ lệ nghịch căn bậc 2 của k + chỉ phụ thuộc vào m và k; không phụ thuộc vào A (sự kích thích ban đầu) 3. Tỉ số chu kì, khối lượng và số dao động: T2 m2 n1 k    1 T1 m1 n2 k2 4. Chu kì và sự thay đổi khối lượng: Gắn lò xo k vào vật m1 được chu kỳ T1, vào vật m2 được T2, vào vật khối lượng m1 + m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4. Thì ta có: T32  T12  T22 và T42  T12  T22 5. Chu kì và sự thay đổi độ cứng: Một lò xo có độ cứng k, chiều dài l được cắt thành các lò xo có độ cứng k1, k2, và chiều dài tương ứng là l1, l2… thì có: kl = k1l1 = k2l2 = 20