解:关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、末状态两根弹簧的形变量Δx1、Δx2、Δx1′、Δx2′间的关系.
无拉力F时Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2=G2/k2,(Δx1、Δx2为压缩量)
加拉力F时Δx1′=G2/k1,Δx2′=(G1+G2)/k2,(Δx1′、Δx2′为伸长量)
而Δh1=Δx1+Δx1′,Δh2=(Δx1′+Δx2′)+(Δx1+Δx2)
系统重力势能的增量ΔEp=G1·Δh1+G2·Δh2
整理后可得:ΔEp=(G1+2G2)()
4.讲解有关斜面问题的处理方法
[例题剖析3]如图5-4-5所示,将重力为G的物体A放在倾角θ的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,那么对A施加一个多大的水平力F1,可使物体沿斜面匀速上滑?
分析本题
图5-4-5
a.定物体A为研究对象
b.对物体A进行受力分析
物体A共受四个力的作用:竖直向下的重力G、水平向右的力F1、垂直于斜面斜向上方的支持力F2、平行于斜面向下的滑动摩擦力F3,其中G和F1是已知的.由滑动摩擦定律F3=μF2可求得F2和F3,就可以求出μ.
c.画出物体的受力图如图5-4-6.
d.本题采用正交分解法:
图5-4-6
对于斜面,常取平行于斜面的方向为x轴,垂直于斜面的方向为y轴,将力沿这两个方向分解,应用平衡条件求解:
e.用投影片展示本题的解题过程:
解:取平行于斜面的方向为x轴,垂直于斜面的方向为y轴,分别在这两个方向上应用平衡条件求解,由平衡条件可知,在这两个方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零,即
Fx合=F3-F1cosθ+Gsinθ=0
Fy合=F2-F1sinθ-Gcosθ=0
并且F3=F2·μ
解得:F1=.
5.巩固训练