如图所示,劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上(不拴接),整个系统处于平衡状态.现施力将物块1缓慢竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中,物块2的重力势能增加了______,物块1的重力势能增加了______.

问题描述:

如图所示,劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、m2的物块1、2拴接,劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2拴接,下端压在桌面上(不拴接),整个系统处于平衡状态.现施力将物块1缓慢竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面.在此过程中,物块2的重力势能增加了______,物块1的重力势能增加了______.

劲度系数为k1的轻弹簧处于压缩状态,压缩量为:x1

m1g
k1

处于拉伸状态时的拉伸量为:x2
m2g
k1

开始平衡时,劲度系数为k2的轻弹簧处于压缩状态,压缩量为:x3
m1g+m2g
k2

物块2重力势能增加了:m2gx3m2
m1g+m2g
k2
m2g2
(m1+m2)
k2

物块1重力势能的增加量为:m1g(x1+x2+x3)=m1(m1+m2)g2(
1
k1
+
1
k2
)

故答案为:m2g2
(m1+m2)
k2
m1(m1+m2)g2(
1
k1
+
1
k2
)

答案解析:开始时两弹簧均处于压缩状态,劲度系数为k1的轻弹簧的弹力大小等于质量为m1物块的重力,劲度系数为k2的轻弹簧的弹力大小等于质量为m1、m2的物块总重力.当施力将物块1缓缦地竖直上提,直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面时,下面的弹簧恢复到原长,而上面的弹簧却处于拉伸状态.因此通过胡克定律算出两个弹簧的变化量,从而算出物块2和物块1的重力势能的增加量.
考试点:重力势能;共点力平衡的条件及其应用.
知识点:劲度系数为k1的轻弹簧本身处于压缩,之后处于拉伸,所以通过胡克定律求出两形变量相加.而劲度系数为k2的轻弹簧本来处于压缩,之后恢复原长,因此求解弹簧问题注意要用动态的思想进行.