物理人教必修1训练：第二章 6 伽利略对自由落体运动的研究 含解析

6伽利略对自由落体运动的研究基础巩固116世纪末,意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法,使亚里士多德的理论陷入困境,伽利略的猜想是()A.重的物体下落得快B.轻的物体下落得快C.轻、重两物体下落得一样快D.以上都不是答案:C2伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是()A.对自然现象进行总结归纳的方法B.用科学实验进行探究的方法C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法答案:D3伽利略用实验验证v∝t的最大困难是()A.不能很准确地测定下落的距离B.不能测出下落物体的瞬时速度C.当时没有测量时间的仪器D.当时没有记录落体运动的数码相机答案:B4关于伽利略对落体运动的研究,以下说法不正确的是()A.运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断B.提出“自由落体”是一种最简单的变速直线运动——匀变速直线运动C.通过斜面上物体的匀加速运动外推出斜面倾角为90°时,物体做自由落体运动,且加速度的大小跟物体的质量有关D.总体的思想方法是对现象的观察——提出假设——逻辑推理——实验验证——对假说进行修正和推广答案:C5(多选)伽利略在研究落体运动时,设计了如图所示的斜面实验,他在这个实验中采用过的方法有()A.用水钟或节拍器计时B.用打点计时器打出纸带进行数据分析的值的大小C.改变斜面倾角,比较各种倾角得到的xt2D.将斜面实验的结果合理外推,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动解析:在伽利略时代,没有先进的计时仪器,因此采用的是水钟计时,A正确;在伽利略时代还没有发明打点计时器,B错误;在伽利略时代,技术不够发达,无法直接测定瞬时速度,所以不可能直接得到速度的变化规律,但是伽利略通过数学运算得出结论:如果物体的初速度为零,而且位移与时间的平方成正比,就可以检验这个物体的速度随时间均匀变化,C正确;将斜面实验的结果合理外推,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动,D正确。

答案:ACD6伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有()A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关解析:伽利略通过斜面实验,测得小球通过的位移跟所用时间的二次方之比是不变的,即x1t12=x2 t22=x3t32=⋯,由此证明了小球沿斜面向下的运动是匀变速运动。

且小球的加速度随斜面倾角的增大而变大。

结合运动学公式可知,倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间的二次方成正比,选项A错误。

倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比,选项B正确。

斜面长度一定时,倾角越大,加速度越大,小球到达底端时的速度越大,选项C错误。

斜面长度一定时,倾角越大,加速度越大,小球到达底端所需的时间越短,选项D错误。

答案:B7科学探究活动通常包括以下环节:提出问题,作出假设,制定计划,搜集证据,评估交流等。

一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下:A.有同学认为:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。

B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设。

C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图甲是对应的位移—时间图线。

然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度—时间图线,如图乙中图线1、2、3、4、5所示。

D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设。

回答下列提问:(1)与上述过程中A、C步骤相对应的科学探究环节分别是。

(2)图甲中的AB段反映了运动物体在做运动,表中x处的值为。

(3)图乙中各条图线具有共同特点,“小纸杯”在下落的开始阶段做运动,最后“小纸杯”做运动。

(4)比较图乙中的图线1和5,指出在1.0~1.5 s时间段内,速度随时间变化关系的差异:。

解析:(1)步骤A是作出假设;步骤C是搜集证据。

(2)由x-t图像可以看出,图线的AB段位移随时间近似均匀变化,说明物体做的是匀速运动。

由图线可求得匀速运动时的速度v≈1.22 m/s,则物体从1.2~2.0 s的时间内下落的距离h=vt=0.976 m,所以表中x=0.957 m+0.976 m=1.933 m。

(3)由v-t图像可知,速度先增大,后保持稳定,其变化率一直减小,即加速度一直减小。

最后“小纸杯”做匀速直线运动。

(4)由题图乙可知,在1.0~1.5 s时间段内,图线1反映速度不随时间变化,图线5反映速度随时间继续增大(或图线1反映纸杯做匀速运动,图线5反映纸杯依然在做加速度减小的加速运动)。

答案:(1)作出假设、搜集证据(2)匀速 1.933(3)加速度逐渐减小的加速匀速(4)图线1反映速度不随时间变化,图线5反映速度随时间继续增大(或图线1反映纸杯做匀速运动,图线5反映纸杯依然在做加速度减小的加速运动)能力提升1下列叙述不符合史实的是()A.古希腊哲学家亚里士多德认为物体越重,下落得越快B.伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方C.伽利略认为,如果没有空气阻力,重物与轻物应该下落得同样快D.伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动解析:古希腊哲学家亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落的快,即物体越重下落的越快,A 符合史实。

伽利略发现亚里士多德的理论在逻辑上有矛盾,他认为轻重不同的物体,从同一高度坠落,加速度一样,它们将同时着地,从而推翻了亚里士多德的错误论断,B符合史实。

伽利略认为,如果没有空气阻力,重物与轻物应该下落得同样快,C符合史实。

伽利略先大胆的猜测,下落物体的速度是随时间均匀增加的,然后通过实验验证,铜球从斜槽的不同位置由静止下落,得到结论即速度是随时间均匀增加的,最后合理外推,随着θ的增大,应该有相同的结论,当θ=90°时,即物体竖直下落时,这个关系也应该成立,所以D不符合史实。

答案:D2关于伽利略对自由落体运动的研究,下列说法正确的是()A.伽利略认为在同一地点,重的物体和轻的物体下落快慢不同B.伽利略猜想运动速度与下落时间成正比,并直接用实验进行了验证C.伽利略通过数学推演并利用小球在斜面上的运动验证了位移与时间的二次方成正比D.伽利略利用小球在斜面上的运动验证了运动速度与位移成正比答案:C3在学习物理知识的同时,还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法,从一定意义上说,后一点甚至更重要。

伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用,至今仍然具有重要意义。

请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程,判定下列哪个过程是伽利略的探究过程()A.猜想→问题→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论B.问题→猜想→实验验证→数学推理→合理外推→得出结论C.问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论D.猜想→问题→实验验证→数学推理→合理外推→得出结论解析:伽利略探究物体下落规律的过程是先对亚里士多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑——大小石块捆在一起下落得出与其矛盾的结论;猜想——下落的运动是最简单的运动,速度与时间成正比;数学推理——如果v∝t,则有x∝t2;实验验证——设计出斜面实验并进行研究,得出光滑斜面上滑下的物体的规律x∝t2;合理外推——将光滑斜面上滑下的物体的规律x∝t2推广到落体运动。

从探究的过程看,答案应是C。

答案:C★4(多选)科学研究发现:月球表面没有空气,重力加速度约为地球表面处重力加速度的1。

若宇航员登上月球后,在空中同一高度处同时由静止释放羽毛和铅球,6忽略地球和其他星球对它们的影响,下列说法正确的是()A.羽毛将加速上升,铅球将加速下落B.羽毛和铅球都将下落,且同时落到月球表面C.羽毛和铅球都将下落,但铅球先落到月球表面D.羽毛和铅球都将下落,且落到月球表面的速度相同解析:羽毛和铅球都将做自由落体运动,因为没有空气阻力,只受“重力”作用,所以两者的运动情况是一样的,下落一样快,并且落到月球表面时的速度也相同。

答案:BD5(多选)一个铁钉和一个棉花团同时从同一高处下落,总是铁钉先落地,这是因为()A.铁钉比棉花团重B.棉花团受到的空气阻力不能忽略C.铁钉不受空气阻力D.空气阻力对铁钉的下落产生的影响可以忽略解析:棉花团和铁钉下落时,都要受到空气阻力的作用,但空气阻力对棉花团的影响比对铁钉的影响要大,研究棉花团的下落时,空气阻力的影响不能忽略,而研究铁钉的下落时,可以忽略空气阻力的影响,正确选项为B、D。

答案:BD★6频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。

在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。

图中是小球自由下落时的频闪照片,频闪仪每隔0.04 s闪光一次。

(1)根据这张频闪照片,你能获取关于自由落体运动的哪些规律性的东西?(2)如果要通过这幅照片测量自由落体加速度,可以采用哪几种方法?(照片中的数字是小球距下落点的距离,单位:cm)解析:(1)从题图中可知,球的自由落体运动是①直线运动。

②变速直线运动。

③加速直线运动。

④x1∶x2∶x3∶x4∶…=1∶3∶5∶7∶…。

⑤Δx=1.6 cm,是恒量。

(2)要通过这幅图测出自由落体的加速度方法有多种,如:①由Δx=aT2,其中T=0.04 s;gt2,测量出自下落点与图中某一位置的距离x,确定相应时间t,代入公式求解;②由x=12③计算出图中某一位置的瞬时速度:一段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度;再运用v t=gt求解。

答案:见解析。