专题2.6 伽利略对自由落体运动的研究巩固练习word版含解析

第二章 匀变速直线运动的研究
第6节 伽利略对自由落体运动的研究
知识
一、伽利略对自由落体运动的研究
1．质疑：对___________提出的落体规律（重物体下落得快、轻物体下落得慢）的怀疑。
2．归谬：在重物体和轻物体间系线。重物体和轻物体作为整体更重，应该下落得更快；重物体比轻物体下落得快，则轻物体与重物体相互拖拉，使整体下落的速度比重物体慢，比轻物体快。两者产生矛盾。
3．猜想：
（1）重物体与轻物体下落得一样快，自由落体运动与_______无关；
（2）自由落体运动是速度均匀变化的运动，v∝t或v∝x。
4．数学推理：
（1）如果v∝x，结论十分复杂，自然界的规律应简洁明了；
（2）验证v∝t，初速度为零的匀变速直线运动中位移与时间的关系为x∝t2。
5．实验验证：由于当时测量极短时间非常困难，伽利略采用了间接验证的方法，即斜面实验。
（1）当斜面倾角一定时，判断x∝t2是否成立；
（2）改变小球的_______，判断x∝t2是否成立；
（3）增大斜面的倾角，随之增大，说明小球的________增大。
6．合理外推：斜面倾角为______时，小球将做自由落体运动，则自由落体运动就是匀变速直线运动。
二、伽利略对运动的研究的意义
1．确立了许多描述运动的基本概念：平均速度、瞬时速度、加速度等。
2．创造了一套有效的科学研究方法：_______和逻辑推理（包括数学演算）结合。
亚里士多德 质量 质量 加速度 90° 实验
重点
一、伽利略对自由落体运动的研究
【例题1】伽利略在研究落体运动时，设计了如图所示的斜面实验，下列哪些方法是他在这个实验中采用过的
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
C．改变斜面倾角，比较各种倾角得到的位移与时间的平方的比值大小
D．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
参考答案：ACD
二、伽利略开创的科学方法
【例题2】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．逻辑推理、数学推演和科学实验相结合的方法
D．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法
参考答案：C
试题解析：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，这就是逻辑推理、数学推演和科学实验相结合的方法，故选C。
基础训练
1．（2019·浙江省金华市十校联考）最先创造性地研究自由落体运动并得出正确结论的科学家是
A． B． C． D．
2．（2019·江苏省南通市如东县）伽利略把小球在斜面上做匀加速直线运动的规律合理外推，得出自由落体运动的性质，他采用的研究方法是
A．控制变量 B．等效替代 C．理想模型 D．逻辑推理
3．关于伽利略对自由落体运动的研究，下列叙述错误的是
A．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
B．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
C．伽利略采用了斜面实验，“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量
D．伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法
4．关于伽俐略对自由落体运动的研究，下列哪个过程是他的探究过程
A．猜想——问题——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
B．猜想——问题——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
C．问题——猜想——实验验证——数学推理——合理外推——得出结论
D．问题——猜想——数学推理——实验验证——合理外推——得出结论
5．（2019·广东省六校（广州二中，深圳实验，珠海一中，中山纪念，东莞中学，惠州一中）联考）伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列正确的是
A．伽利略认为自由落体运动的速度是均匀变化的，这是他用实验直接进行了验证的
B．其中丁图是实验现象，甲图是经过合理外推得到的结论
C．运用甲图实验，可“冲淡”重力的作用，更方便进行实验测量
D．运用丁图实验，可“放大”重力的作用，从而使实验现象更明显
能力提升
6．（2019·云南省昆明市禄劝县一中）意大利科学家伽利略在研究物体变速运动规律时，做了著名的“斜面实验”，他测量了铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，且铜球加速度随斜面倾角的增大而增大，于是他对大倾角情况进行了合理的外推，由此得出的结论是
A．自由落体运动是一种匀变速直线运动
B．重的物体与轻的物体下落一样快
C．物体都具有保持原来运动状态的属性
D．力不是维持物体运动的原因
7．伽利略曾说过：“科学是在不断改变思维角度的探索中前进的”。他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，小球在斜面上的速度与时间成正比
B．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比
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
8．在钱毛管实验中，将一根玻璃管竖直放置，管内下端放一枚小钱币（金属片）和一片羽毛。内充有空气时倒转玻璃管，让小钱币、羽毛同时下落。当小钱币落到管底时，羽毛还悠悠地在中间飘着。抽掉管内的空气，再倒转玻璃管，可看到它们同时落到管底，这个实验说明了
A．真空中的羽毛比有空气管中的羽毛的重力大
B．羽毛下落慢的原因是羽毛受到空气阻力，而小钱币不受空气阻力
C．羽毛下落慢的原因是羽毛受到的空气阻力和羽毛的重力相比较大，影响了羽毛的下落
D．所有物体如果不受空气阻力，只在重力作用下，在同一地方由静止释放，下落的快慢均一样
9．（2019·安徽省宿州市十三所重点中学）公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。下列论述和实例中能反驳和推翻亚里士多德的落体理论的是
A．在空气中，石块总比羽毛下落得快
B．完全相同的两张纸片，其中一张揉成纸团，它们同时从空中同一高度下落时，纸团先着地
C．完全相同的两个小铁球，从空中同一高度处同时下落，同时着地
D．真空玻璃管中，羽毛和金属片下落一样快
参考答案
3．B【解析】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，A正确；伽利略猜想自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上进行理想化推理，B错误；伽利略采用了斜面实验，“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量，C正确；伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法，D正确。故选B。
4．C【解析】伽利略在研究物体下落规律时，首先是提出问题即对亚里士多德的观点提出疑问，然后进行了猜想，即落体是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动就是速度变化是均匀的，接着进行了实验，伽利略对实验结果进行数学推理，然后进行合理的外推得出结论，故ABD错误，C正确。
5．C【解析】伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明，如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力的作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长得多，所以容易测量，伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，其中甲图是实验现象，丁图是经过合理外推得到的结论，所以伽利略用来抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法，故C正确，ABD错误。故选C。
6．A【解析】伽利略将斜面实验结果合理外推到斜面倾角增大到90°的情况，认为小球仍会保持匀变速直线运动的性质，A正确；在自由落体运动中，轻重物体下落一样快，在该实验中不能得出轻重物体下落的快慢，也不能得出物体都具有保持原来运动状态的属性，BC错误；物体的运动不需要力来维持，但是该实验不能得出该结论，D错误。
7．A【解析】伽利略通过实验测定出小球沿斜面下滑的运动是匀加速直线运动，位移与时间的二次方成正比，并证明了速度随时间均匀变化，A正确，B错误；若斜面光滑，C选项从理论上讲是正确的，但伽利略并没有能够用实验证明这一点，C错误；斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间随倾角的增大而减小，D错误。