题目内容
【题目】用如图甲所示的装置可验证机械能守恒定律。装置的主体是一个有刻度尺的立柱，其上装有可移动的铁夹A和光电门B。
主要实验步骤如下：
①用游标卡尺测量小球的直径d，如图乙所示；
②用细线将小球悬挂于铁架台上，小球处于静止状态
③移动光电门B使之正对小球，固定光电门；
④在铁夹A上固定一指针（可记录小球释放点的位置）
⑤把小球拉到偏离竖直方向一定的角度后由静止释放，读出小球释放点到最低点的高度差h和小球通过光电门的时间t；
⑥改变小球释放点的位置，重复步骤④⑤。
回答下列问题：
（1）由图乙可知，小球的直径d=____mm；
（2）测得小球摆动过程中的最大速度为_____（用所测物理量的字母表示）；
（3）以h为纵轴，以____为横轴，若得到一条过原点的直线，即可验证小球在摆动过程中机械能守恒。
（4）小球从释放点运动到最低点的过程中，不考虑细线形变的影响，小球减小的重力势能大于增加的动能的原因是_____。
【答案】 （1）10.60 （2）
（3）
（4）克服空气阻力做功
【解析】实验原理分析：小球下落过程，重力势能向动能转化，重力势能的变化可以通过测量小球的高度得出，然后利用光电门测出瞬时速度，从而得到动能的变化。由于存在空气阻力，小球增加的动能会比损失的重力势能小。
（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，可知小球的直径
（2）小球经过最低点的速度最大，时间极短，平均速度近似等于瞬时速度，测得小球摆动过程中的最大速度为
（3）根据机械能守恒有
，整理可得
，以h为纵轴，以
为横轴，若得到一条过原点的直线，即可验证小球在摆动过程中机械能守恒
（4）小球运动过程中重力势能的减小量大于增加的动能原因是克服空气阻力做功，一部分重力势能转化为内能
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