上海市丰华高中2020—2021学年高中物理沪科版（2019）必修第一册：2.1伽利略对落体运动的研究 同步练习（含解析）

2.1伽利略对落体运动的研究
1．用输液器均匀滴水计时的方法可模拟伽利略对自由落体运动的研究。取一根长PVC 槽使之略倾斜，让金属球从斜槽顶端由静止滚下，同时用小杯子收集输液器滴下的水滴。用x表示小球由静止滚下的距离，用天平称出对应时间内滴下水的质量m，则x—m的关系图象大致是（ ）
A．B．
C．D．
2．伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑推理的完美结合．伽利略先用斜面进行实验研究，获得匀变速直线运动的规律，然后将此规律合理外推至倾角为90°自由落体的情形．对伽利略研究过程的理解，下列说法正确的是( 　　)
A．图中所示的情形均为真实的实验过程
B．图中所示的情形均为理想的实验过程
C．利用斜面“放大”重力的作用，使实验现象更明显
D．利用斜面“冲淡”重力的作用，便于测量实验数据
3．在学习物理知识的同时，还应当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
4．下列关于自由落体运动研究的叙述中错误的是
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
5．伽利略是现代物理的奠基人，怎样的运动是匀变速直线运动，就是由伽利略首先定义的，这种运动指的是（ ）
A．速度的变化对时间来说是均匀的
B．速度的变化对位移来说是均匀的
C．加速度的变化对时间来说是均匀的
D．加速度的变化对位移来说是均匀的
6．伽利略对自由落体运动的研究，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
7．古希腊权威思想家亚里士多德曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢。比如说，十磅重的物体落下时要比一磅重的物体落下快十倍。1800多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。 直到16世纪，伽利略才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。并通过“比萨斜塔试验”，向世人阐述他的观点。对此进行了进一步的研究，通过实验来验证：伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据∶ 伽利略对上述的实验数据进行了分析，并得出了结论，下列是伽利略得出的结论是（　　）
A．vt=v0+at B．
C．vt2-v02=2ax D．
8．针对伽利略对自由落体运动的研究内容及过程,有以下叙述：
①伽利略后来借助数学知识发现，如果速度与位移成正比,将会推导出错误的结论；
②伽利略通过逻辑得出亚里士多德的结论是错误的；
③伽利略做了大胆的猜想：落体运动应该是一种简单的运动,落体的速度与时间或位移成正比；
④伽利略通过铜球沿阻力很小的斜面滚下这一严谨求实的实验测定,得出只要倾角一定,铜球的加速度不变,他进一步设想当倾角为90°时，运动变为自由落体,其性质不变，且所有物体下落的加速度都一样，到此人类终于认识到自由落体运动是匀变速直线运动了。
根据伽利略研究的真实过程，请你做出科学合理的排序，你认为正确的是( )
A．①②③④ B．②③①④
C．①③②④ D．②①③④
9．如图所示,为伽利略设计的斜面实验．伽利略理想实验是将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律．下面给出了伽利略斜面实验的四个事件：
①减小斜面BC的倾角（图中BC′），小球将通过较长的路程，仍能到达原来的高度
②由静止释放小球，小球沿斜面AB滚下，滚上另一斜面BC，高度几乎与原来相同
③如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度
④继续减小BC的倾角，最终使它水平，小球将沿水平面以恒定速度一直运动下去
对事件性质的判断及排序，正确的是( )
A．事实②→推论①→事实③→推论④
B．事实①→推论②→事实③→推论④
C．事实②→推论①→推论④→推论③
D．事实②→推论③→推论①→推论④
10．如图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的三列数据如下表．表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的．根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是（　　）
1 1 32
4 2 130
9 3 298
16 4 526
25 5 824
36 6 1192
49 7 1600
64 8 2104
A．物体具有惯性
B．斜面倾角一定时，加速度与质量无关
C．物体运动的距离与时间的平方成正比
D．物体运动的加速度与重力加速度成正比
11．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程．在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，下列说法正确的是（　　）
A．在对自由落体运动的研究中，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
B．牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”观点
C．亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快
D．胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比
12．关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法正确的是(　　)
A．由实验观察直接得出了自由落体运动的速度随时间均匀变化
B．让铜球沿斜面滚下，冲淡重力，使得速度测量变得容易
C．创造了实验和逻辑推理相结合的科学方法
D．利用斜面实验主要是为了便于测量小球运动的位移
13．历史上，伽利略在斜面实验中分别在倾角不同、阻力很小的斜面上由静止释放小球，他通过实验观察和逻辑推理，得出的正确结论有( )
A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间的二次方成正比
B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间的二次方成正比
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时的时间与倾角无关
14．下列关于自由落体运动叙述符合史实的是（ ）
A．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
B．伽利略为了便于测量位移，巧妙地采用斜面实验把重力“冲淡”了
C．伽利略研究方法的核心是把实验和逻辑推理和谐的结合起来
D．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
15．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有 （ ）
A．力不是维持物体运动的原因
B．物体之间普遍存在相互吸引力
C．忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快
D．物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反
参考答案
1．B
【解析】
铜球做初速度为零的匀变速直线运动，由位移公式有：
得：
由于水是均匀稳定的流出，水的体积和时间成正比，又：
所以水的质量与时间成正比，即：
；
所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间，即：
所以可得：
故B正确，ACD错误；
故选B。
2．D
【解析】
试题分析：伽利略的时代无法直接测定瞬时速度，就无法验证v与t成正比的思想，伽利略通过数学运算得到，若物体初速度为零，且速度随时间均匀变化，即v正比于t，那 么它通过的位移与所用时间的二次方成正比，只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化．由于伽利略时代靠滴水计时， 不能测量自由落体所用的时间，伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下，由于沿斜面下滑时加速度减小，所用时间长得多，所以容易测量．这个方法叫“冲淡”重力．所以D正确，
考点：本题考查了伽利略对自由落体运动的研究，要了解其研究过程为什么要“冲淡”重力的方法．，
点评：本题考查的就是学生对于物理常识的理解，这些在平时是需要学生了解并知道的，看的就是学生对课本内容的掌握情况．
3．C
【解析】
【详解】
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，故伽利略的探究过程是问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论，故C正确。
4．D
【解析】
【详解】
A．亚里士多德认为在同一地点重的物体和轻的物体下落快慢不同，物体越重，下落得越快，故A正确；
B．伽利略认为同一地点，轻重物体下落一样快，通过逻辑推理发现亚里士多德关于落体运动的认识有自相矛盾的地方，故B正确；
C．伽利略认为，如果在忽略空气阻力的情况下，所有物体下落的加速度是相同的，与物体的质量无关，故C正确；
D．伽利略根据光滑斜面上铜球下滑的运动规律，外推得出了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，并不是用实验直接证实得到这个结论的，故D错误。
故选D。
5．A
【解析】
【详解】
A．匀变速直线运动是速度对时间来说均匀变化的，A正确；
B．速度变化对位移变化不是均匀的，是在相同时间内速度变化相同的直线运动，故B错误；
CD．匀变速直线运动是加速度不变的直线运动，CD错误；
故选A。
【点睛】
匀变速直线运动是加速度不变的直线运动，是速度对时间来说是均匀变化的运动．
6．D
【解析】
【详解】
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，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，所用时间长的多，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。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。
故选D。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
AD．伽利略最初猜想沿斜面运动的物体运动的速度与时间成正比，即：
，
由此伽利略推论位移的位移与时间的平方成正比，则：
，
即：
，
结合以上的分析，则比较即可：
，
，
，
，
，
，
，
，
由以上的数据比较可知，各组数据中都约等于32.5，考虑到测量的误差等原因，可以认为是一个常数，即位移与时间的平方成正比，速度与时间成正比，故A错误，D正确。
BC．伽利略生活的年代还没有建立加速度概念，BC选项不符合历史事实，故BC错误。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
伽利略对自由落体运动的研究过程是这样的：伽利略通过逻辑得出亚里士多德的结论是错误的；伽利略做了大胆的猜想：落体运动应该是一种简单的运动，落体的速度与时间或位移成正比；伽利略借助数学知识和实验发现，如果速度与位移成正比，将会得到错误的结论；伽利略通过铜球沿阻力很小的斜面滚下这一严谨求实的实验测定，得出只要倾角一定，铜球的加速度不变，他进一步设想当倾角为90°时，运动变为自由落体，其性质不变，且所有物体下落的加速度都一样，到此人类终于认识到自由落体运动是匀变速直线运动。故科学合理的排序是②③①④。
A．①②③④，与结论不相符，选项A错误；
B．②③①④，与结论相符，选项B正确；
C．①③②④，与结论不相符，选项C错误；
D．②①③④，与结论不相符，选项D错误；
故选B。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
先是根据事实：由静止释放小球，小球沿斜面AB滚下，滚上另一斜面BC，高度几乎与原来相同，推出：如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度，根据这个推论，在进一步推出：减小斜面BC的倾角（图中BC′），小球将通过较长的路程，仍能到达原来的高度，最后得出继续减小BC的倾角，最终使它水平，小球将沿水平面以恒定速度一直运动下去，即力不是维持物体运动的原因；
A．事实②→推论①→事实③→推论④，与结论不相符，选项A错误；
B．事实①→推论②→事实③→推论④，与结论不相符，选项B错误；
C．事实②→推论①→推论④→推论③，与结论不相符，选项C错误；
D．事实②→推论③→推论①→推论④，与结论相符，选项D正确；
10．C
【解析】
试题分析：通过第三列的数据可看出：130大概是32的4倍，而298大概是32的9倍…….依次类推，可看出物体运动的距离与时间的平方成正比，选项C正确．
考点：物理学史
【名师点睛】
11．D
【解析】
【详解】
A．在对自由落体运动的研究中，伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并未直接进行验证，而是在斜面实验的基础上的理想化推理，故A错误；
B．伽利略应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”观点，故B错误．
C．伽利略认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快，故C错误；
D．胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比，故D正确．
故选D．
12．C
【解析】
【详解】
A．伽利略科学思想的核心是实验和逻辑推理的有机结合，伽利略认为自由落体运动是最简单的变速直线运动，即它的速度是均匀变化的，通过斜面实验并合理外推，说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动。故A错误；
B．让铜球沿斜面滚下，冲淡重力，使得时间的测量变得容易，故B错误；
C．伽利略科学思想的核心是实验和逻辑推理的有机结合，故C正确；
D．伽利略时代的测量的技术比较落后，对时间的测量不够精确，利用斜面实验主要是为了冲淡重力，使小球运动的时间增大，便于测量小球运动的时间，故D错误；
故选C。
13．A
【解析】
【详解】
AB.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，故A正确，B错误；
C.斜面长度一定时，倾角越大，小球从顶端滚到底端时的速度越大，故C错误；
D.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，故D错误。
14．CD
【解析】
【详解】
A．伽利略没有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，而是将斜面实验进行外推得出间接得出的实验结果，故A错误；
B．自由落体运动的时间不易测量，伽利略为了便于测量时间，巧妙地采用斜面实验把重力“冲淡”了，故B错误；
C．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，故C正确；
D．伽利略认为没有空气阻力下，物体下落快慢与质量无关，重物与轻物应该下落得同样快，故D正确；
故选CD。
15．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A、伽利略根据理想斜面实验，发现了力不是维持物体运动的原因，故A正确；
B、伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律．故B错误；
C、伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用此种方法得到重物与轻物下落得同样快结论，故C错误；
D、伽利略没有发现物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反的规律．物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反是牛顿第三定律的内容，故D错误；
故选A．
【点睛】
伽利略是物理学的奠基人之一，要学习他的成就和科学研究的方法．理想斜面实验抓住了客观事实的主要因素，忽略了次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律．