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    20．为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用的实验装置如图1所示．
    （1）其设计方案如下：让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为mgh；测出小铁块通过光电门时的速度v，则此过程中小铁块动能增加量为$\frac{1}{2}$mv2；比较这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m；
    B．用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；
    C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h（h＞＞d）；
    D．电磁铁先通电（电源未画出），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，重复C、D、E、F等步骤，得到七组（hi，vi2）数据；
    H．将七组数据在v2-h坐标系中找到对应的坐标点，拟合得到如图2所示直线．
    上述操作中有一步骤可以省略，你认为是A（填步骤前的字母）；计算小铁块经过光电门时的速度表达式v=$\frac{d}{t}$．
    （3）根据v2-h图线，如何判断小铁块在下落过程中机械能是否守恒．答：计算出直线斜率的值与2g的比较，在误差允许的范围内二者相等．

    分析 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项．
    根据重力势能和动能的定义求出对应的物理量．
    知道光电门测量瞬时速度的原理．
    利用v2-h图线处理数据，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv2那么v2-h图线的斜率就等于2g．

    解答 解：（1）重力势能减小量△Ep=mgh
    由于静止释放重物
    所以小铁块动能增加量为$\frac{1}{2}$mv2．
    （2）因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故A没有必要，
    因为光电门的宽度d很小，所以物块经过光电门的速度可以表示为$\frac{d}{t}$．
    （3）利用v2-h图线处理数据，如果mgh=$\frac{1}{2}$mv2那么v2-h图线的斜率就等于2g．
    所以若v2-h图线满足条件计算出直线斜率的值与2g的比较，在误差允许的范围内二者相等，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒．
    故答案为：（1）mgh；  $\frac{1}{2}$mv2　（2）A；  　$\frac{d}{t}$
    （3）计算出直线斜率的值与2g比较，在误差允许范围内二者相等

    点评 光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．
    利用图象问题结合数学知识处理物理数据是实验研究常用的方法．我们更多的研究直线图形，找出其直线的斜率和截距．

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