Question

为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用实验装置如下左图所示。
（1）其设计方案如下：让质量为m的铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块的重力势能的减少量为          ；测出小铁块通过光电门时的速度为v，则此过程小铁块动能的增加量为          ；比较两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒，（已知当地重力加速度大小为g）

（2）具体操作步骤如下：
A．用天平测定小铁块的质量
B．用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；
C．用刻度尺测山电磁铁下端到光电门的距离h（h»d）；
D．电磁铁先通电（电源末画出），让小铁块吸在开始端；
E．断开电源，让小铁块自由下落；
F．计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；
G．改变光电门的位置，从复C、D、E、F等步骤，得到七组（，）数据：
H．将七组数据据在v²-h坐标系中找到对应的坐标点，拟台得到如上右图所示直线，
上述操作中有一步骤可以省略，你认为是   【填步骤前的字母）；写出计算小铁块经过光电门的速度表达式v=     ．
（3）若v²-h图线满足条件_______        _______               __，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．

Answer 1

（1）mgh     （2）A    （3）直线斜率的值与2g在误差允许范围内相等

试题分析：（1）根据 重力做功与重力势能变化量之间的关系，该过程重力做功为mgh，所以重力势能减少mgh；速度从零变化到v，所以动能的增加为；（2）本实验是看减少的重力势能mgh与增加的动能是否相等来判断机械能是否守恒，两表达式中都含义质量m，所以小铁块的质量不需要测量，故选A；
小铁块边长为d，通过光电门的时间t，所以是铁块经过光电门的平均速度，因时间很短，该平均速度近视为小铁块通过光电门的瞬时速度；（3）若v²-h图线的斜率等于2g，则，可得：，则可判断小铁块在下落过程中满足机械能守恒。