上海市龙柏高中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配套作业（含解析）

2.1伽利略对落体运动的研究
1．伽利略在研究运动的过程中，创造了一套科学方法，给出了科学研究过程的基本要素，这些 要素包含以下几点，如下框图所示：
其中与方框 3 相对应的是（ ）
A．提出猜想 B．交流与合作 C．逻辑推理 D．合理外推
2．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
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．伽利略把实验和逻辑推理结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法
C．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
D．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
4．如油画所示是伽利略研究自由落体运动时的情景，他设计并做了小球在斜面上运动的实验，关于这个实验的下列说法中不符合史实的是（ ）
A．伽利略以实验来检验速度与时间成正比的猜想是否真实
B．伽利略让小球沿阻力很小的斜面滚下是为了“冲淡”重力的影响
C．伽利略通过实验发现小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动
D．伽利略用实验而不是外推的方法得到斜面倾角增大到90小球仍然会保持匀加速运动
5．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过程，对该过程下列说法正确的是
A．甲乙丙丁四张图所示的情形都是伽利略当年做过的实验现象
B．甲图中小球相对运动较慢，伽利略通过实验直接验证了
C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用使实验数据便于测量
D．伽利略直接实验验证了自由落体运动的速度是均匀变化的这一结论
6．下列历史人物中，哪个给出了物理学正确的研究方法（实验观察+逻辑推理），他的工作标志着物理学的真正开端（ ）
A．伽利略 B．亚里士多德 C．牛顿 D．爱因斯坦
7．伽利略在研究自由落体运动时，做了如下的实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由静止开始滚下，以冲淡重力。假设某次实验是这样做的：在斜面上任取三个位置、、，让小球分别由、、滚下，如图所示。设、、与斜面底端的距离分别为、、，小球由、、运动到斜面底端的时间分别为、、，小球由、、运动到斜面底端时的速度分别为、、，则下列关系式中正确并且是伽利略用来证明小球沿光滑斜面向下的运动是匀变速直线运动的是（ ）
A． B．
C． D．
8．图示大致反映了伽利略对自由落体运动研究的实验和推理过程，下列说法中正确的是（ ）

A．图甲、乙、丙、丁都是实验现象
B．图甲、乙、丙、丁都是推理得到的结果
C．图甲、乙、丙是实验现象，图丁是推理得到的结果
D．图丁是实验现象，图甲、乙、丙是推理得到的结果
9．伽利略对自由落体运动的研究，体现了科学实验和逻辑思维的完美结合．他将落体实验转化为斜面实验的示意图如图所示，利用斜面实验主要是为了便于测量小球的（　　）
A．速度 B．位移 C．时间 D．加速度
10．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．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
11．在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，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．( )
A．亚里士多得德 B．牛顿 C．伽利略 D．爱因斯坦
12．在物理学的重大发现中，科学家总结出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等，以下关于物理学研究方法的叙述正确的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法
B．根据速度的定义式，当△t非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了控制变量法
C．伽利略为了探究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，这里运用了类比法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了微元法
13．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．伽利略用小球在斜面上运动验证了运动速度与位移成正比
D．伽利略实验和逻辑推理的和谐结合，发展了人类的科学思维方式和研究方法
14．在对自由落体运动规律的探究中，下列描述正确的是( )
A．亚里士多德根据生活现象提出了重的物体下落得快，轻的物体下落得慢
B．伽利略利用斜槽实验发现物体从静止开始滑下，物体通过的位移与所用时间的二次方成正比，从而间接证实了他提出的“落体速度与时间成正比”的假说
C．在当时的实验中，伽利略已经可以较精确地测量自由落体时间，直接研究自由落体运动了
D．伽利略对自由落体的探究中，经历了提出问题——猜想——数学推论——实验验证——合理外推——得出结论的科学推理方法
15．下列关于物理学史和物理研究方法的叙述中正确的是（ ）
A．用质点来代替实际物体的研究方法叫理想化物理模型法
B．利用图象推导匀变速直线运动位移公式的方法是微元法
C．伽利略研究自由落体运动时，利用斜面进行实验，“冲淡”重力的作用。使得测量位移更容易
D．伽利略首先建立了速度、瞬时速度、加速度的概念
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
这是依据思维程序排序的问题，这一套科学研究方法，要符合逻辑顺序，即通过观察现象，提出假设，根据假设进行逻辑推理，然后对自己的逻辑推理进行实验检验，紧接着要对实验结论进行修正推广，故C正确．
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
伽利略最初假设自由落体运动的速度是随着时间均匀增大，但是他所在的那个时代还无法直接测定物体的瞬时速度，所以不能直接得到速度随时间的变化规律．伽利略通过数学运算得到结论：如果物体的初速度为零，而且速度随时间的变化是均匀的，那么它通过的位移与所用的时间的二次方成正比，这样，只要测出物体通过通过不同位移所用的时间，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化．但是物体下落很快，当时只能靠滴水计时，这样的计时工具还不能测量自由落体运动所用的较短的时间．伽利略采用了一个巧妙的方法，用来“冲淡”重力．他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，二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，所以时间长，所以容易测量．所以伽利略根据假设推出了物理量便于测量的一个关系是s∝t2．故ACD错误，B正确；故选B．
3．C
【解析】
【详解】
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，故A正确,A项不合题意.
B．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，故B正确，B项不合题意.
C．伽利略没有通过实验直接证实自由落体是匀加速直线运动，而是通过外推得出的结论，故C错误，C项符合题意.
D．由于当时条件的限制，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，故D正确，D项不合题意.
4．D
【解析】
A项：伽利略用斜面实验来检验速度与时间成正比的猜想是否真实，故A正确；
B项：伽利略让小球沿阻力很小的斜面滚下是为了“冲淡”重力的影响，故B正确；
C项：伽利略通过实验发现小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，故C正确；
D项：伽利略采用外推的方法得到斜面倾角增大到90小球仍然会保持匀加速运动，故D错误．
点晴：要了解伽利略“理想斜面实验”的内容、方法、原理以及物理意义，明确伽利略通过实验的方法得出了速度和时间成正比的猜想，从而证明小球沿斜面下滑为匀加速直线运动，最后通过外推的方法得出了自由落体运动为匀加速直线运动．
5．C
【解析】
【详解】
A.四张图中，甲乙丙均是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，故A项错误；
B.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。伽利略并没有直接验证了。故B项错误，D项错误；
C.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”重力的作用。故C项正确；
6．A
【解析】
试题分析：伽利略给出了物理学正确的研究方法（实验观察+逻辑推理），他的工作标志着物理学的真正开端，故选A．
考点：物理学史
【名师点睛】此题是对物理学史的考查；关键是掌握物理学家的名字及其伟大贡献，尤其是课本上涉及到的物理学家．
7．C
【解析】
【详解】
A．由图及运动学规律可知，

故A错误；
B．由可得，

三次下落中的加速度相同，故公式正确，但不是当时伽利略用来证用匀变速直线运动的结论，故B错误；
C．由运动学公式可知， 得
故三次下落中位移与时间平方向的比值一定为定值，伽利略正是用这一规律说明小球沿光滑斜面下滑为匀变速直线运动，故C正确；
D．小球在斜面上三次运动的位移不同，末速度一定不同，故D错误。
8．C
【解析】
【详解】
因为物体自由下落得太快，伽利略无法测量物体自由下落的时间，为了使物体运动速度变慢，伽利略转向探究物体在斜面上的运动问题．甲、乙、丙三个图都是实验现象，采用斜面的目的是可以“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显．而之所以采用了不同倾角的斜面，则是观察其规律性，形成外推的实验基础，而丁图是在此基础上经过合理的外推得到的结论，故C正确，ABD错误．
9．C
【解析】
【详解】
伽利略最初假设自由落体运动的速度是随着时间均匀增大，但是他所在的那个时代还无法直接测定物体的瞬时速度，所以不能直接得到速度随时间的变化规律。伽利略通过数学运算得到结论：如果物体的初速度为零，而且速度随时间的变化是均匀的，那么它通过的位移与所用的时间的二次方成正比，这样，只要测出物体通过不同位移所用的时间，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化。但是物体做自由落体运动下落很快，当时只能靠滴水计时，这样的计时工具还不能测量自由落体运动所用的较短的时间。伽利略采用了一个巧妙的方法，用来“冲淡”重力。他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，所以时间容易测量。
A. 速度。故A项错误；
B. 位移。故B项错误；
C. 时间。故C项正确；
D. 加速度。故D项错误。
10．C
【解析】
试题分析：提出问题、作出假设猜想、运用数学推理得出预期结论、通过实验验证猜想和推理得出预期结论、进行合理外推、得出结论是伽利略探究落体运动规律基本思路，故C正确．
考点：本题考查了科学研究的基本方法
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展，故应选C．
12．D
【解析】
【详解】
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫建立物理模型法，故A错误；
B．通过?t非常小可知应用了极限思想，故B错误；
C．将自由落体转化为“斜面实验”， 将落体运动转化至斜面上，来延长运动的时间，再通过斜面倾角的逐步抬高，得出相同结论，从而合理外推至落体运动(即斜面倾角为90°)的情况，实现了把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐的结合，应用了转化法，故C错误。
D．每一小段近似看做匀速直线运动，应用了微元法，故D正确。
13．D
【解析】
【详解】
A．运用逻辑推理否定了亚里土多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断，认为轻重物体下落的快慢相同，故A错误；
B．伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，但在当时条件下无法直接用实验进行了验证，故B错误；
C．小球在斜面上运动运动速度与位移不成正比，故C项错误；
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，故D项正确。
14．ABD
【解析】
【详解】
A. 亚里士多德根据生活现象提出了重的物体下落得快，轻的物体下落得慢，故A项正确；
B. 伽利略利用斜槽实验发现物体从静止开始滑下，在连续相等的时间间隔内通过的距离之比为1:3:5…从而间接证实了他提出的“落体速度与时间成正比”的假说，故B项正确；
C. 在当时的实验中，由于条件限制伽利略不能较精确地测量自由落体时间，只能通过斜面实验，通过“冲淡”重力的方法，因时间长，便于测量，故C项错误；
D. 伽利略对自由落体的探究中，经历了提出问题??猜想??数学推论??实验验证??合理外推??得出结论的科学推理方法，故D项正确。
15．ABD
【解析】
【详解】
A．用质点来代替实际物体的研究方法叫理想模型法，故A正确；
B．利用v-t图象推导匀变速直线运动位移公式的方法是微元法，故B正确；
C．伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力得作用效果，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，所用时间长的多，所以容易测量时间，故C错误；
D．伽利略首先建立了描述运动所需的概念，如：瞬时速度、加速度及力等概念，为物理学的发展做出了贡献，故D正确。