题目内容

【题目】如图所示,原长分别为L1L2 , 劲度系数分别为k1k2的轻弹簧竖直悬挂在天花板上,两弹簧之间有一质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体,整个装置处于静止状态,求:

(1)这时两弹簧的总长.
(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢的向上托起,直到两弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体的压力.

【答案】
(1)

m1m2整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件有:

k1△x1=m1g+m2g

m2为研究对象,有:m2g=k2△x2

两弹簧的总长L=L1+L2+△x1+△x2

联立①②③得:


(2)

当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,下面弹簧的压缩量应等于上面弹簧的伸长量,设为x

m1受力分析得:m1g=k1x+k2x

对平板和m1整体受力分析得

受力分析得:m1g=k1x+k2x

对平板和m1整体受力分析得:

FN=m2g+k2x

根据牛顿第三定律,有

FN′=FN

解得:


【解析】(1)以m1m2整体为研究对象进行受力分析,根据平衡条件有:
k1△x1=m1g+m2g
m2为研究对象,有:m2g=k2△x2
两弹簧的总长L=L1+L2+△x1+△x2
联立①②③得: (2)当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,下面弹簧的压缩量应等于上面弹簧的伸长量,设为x
m1受力分析得:m1g=k1x+k2x
对平板和m1整体受力分析得
受力分析得:m1g=k1x+k2x
对平板和m1整体受力分析得:
FN=m2g+k2x
根据牛顿第三定律,有
FN′=FN
解得:
(1)整体法受力分析根据胡克定律求上面弹簧的长,然后隔离法对m2受力分析根据胡克定律求下面弹簧的长度(2)当两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和时,上边弹簧的伸长量与下边弹簧的压缩量相等.对m1受力分析,有m1g=k1x+k2x , 得出伸长量和压缩量x . 对物体m2受力分析有:FN=m2g+k2x , 再结合牛顿第三定律,求出物体对平板的压力FN′.

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