上海市民立中学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 达标练习（含解析）

2.1伽利略对落体运动的研究
1．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，并且做了上百次．假设某次实验伽利略是这样做的：在斜面上任取三个位置 A、B、C。让小球分别由 A、B、C 滚下，如图所示，A、B、C 与斜面底端的距离分别为 S1、S2、S3，小球由 A、B、C 运动到斜面底端的时间分别为 t1、t2、t3，小球由 A、B、C 运动到斜面底端时的速度分别为 v1、v2、v3、，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运动是匀变速直线运动的是
A．
B．
C．
D．s1- s 2= s 2- s 1
2．伽利略在研究自由落体运动时，首先研究铜球在斜面上的运动，然后通过合理外推，得出自由落体运动是匀变速直线运动的结论．伽利略用“斜面实验”研究自由落体运动的原因是( )
A．便于测量位移 B．便于测量时间
C．便于测量速度 D．便于测量加速度
3．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．把科学实验和逻辑推理（包括数学演算）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
4．在物理学的发展历程中，首先将实验和逻辑推理（包括数学演算）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的物理学家是（ ）
A．亚里士多德 B．伽利略 C．牛顿 D．爱因斯坦
5．伽利略关于自由落体运动的研究方法，下列说法正确的是
A．逻辑推理-猜想假设-实验验证-合理外推
B．逻辑推理-实验验证-猜想假设-合理外推
C．猜想假设-逻辑推理-实验验证-合理外推
D．猜想假设-实验验证-逻辑推理-合理外推
6．伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，对于这个研究过程，下列说法正确的是（ ）
A．斜面实验是一个理想实验
B．斜面实验放大了重力的作用，便于测量小球运动的路程
C．通过对斜面实验的观察与计算，直接得到落体运动的规律
D．不直接做落体实验是因为当时时间测量不够精确
7．如图所示的演示实验证明了（ ）
A．重力加速度的大小是9.8m/s2
B．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
C．没有空气时，物体下落的快慢与物体的重量无关
D．以上三个结论都不能证明
8．如图1、图2所示，传说伽利略在研究自由落体过程中做了两个实验：第一个是比萨斜塔实验，将一大一小两个铁球从斜塔上同时放手让其下落；第二个是在斜面上研究物体的加速运动。关于这两个实验，下列说法正确的是
A．比萨斜塔实验证明了物体自由下落过程，其加速度是恒定的
B．比萨斜塔实验过程中，完全消除了摩擦力对物体运动的影响
C．伽利略测量球从静止开始沿斜面滚下的位移x与时间t，验证x∝t，直接证明自由落体运动的加速度是恒定的
D．伽利略开创了科学的研究方法，即将猜想假说、数学推导、科学实验、逻辑推理结合
9．如图所示，是伽利略为研究自由落体运动而观测小球在斜面上运动的情景，伽利略在这个实验中（ ）
A．检验速度与时间成正比的猜想是否与事实一致
B．让小球沿阻力很小的斜面滚下是为了“冲淡”重力的影响
C．发现小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动
D．直接验证了斜面倾角增大到90度小球仍然会保持匀加速运动
10．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，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙、丙、丁图都是实验现象
B．其中的甲、乙、丙图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论
C．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显
D．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显
11．伽利略在研究自由落体运动时,主要遇到了两个问题:①无精确的计时仪器;②无测瞬时速度的工具,关于伽利略解决上述问题的办法,下列说法正确的是(??? ?)
A．利用x∝t2替代v∝t解决了问题①
B．利用x∝t2替代v∝t解决了问题②
C．利用斜面上小球的运动替代自由落体运动解决了问题①
D．利用x∝t替代v∝t解决了问题②
12．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，下列说法正确的是
A．其中甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论
B．其中丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论
C．运用甲图实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显
D．运用丁图实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显
13．爱因斯坦对于伽利略的工作给予了高度的评价：伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开始．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，下列说法正确的有

A．其中的甲、乙图是实验现象，丁图是经过合理地外推得到的结论
B．其中的丁图是实验现象，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
14．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，对这一过程的分析，下列说法正确的是（ ）
A．运用逻辑推理的方法否定了亚里士多德关于重的物体下落的快，轻的物体下落的慢的论断
B．提出了落体运动一定是一种最简单的变速运动，即加速度随时间应该是均匀变化的
C．通过对斜面上小球运动的研究，得出小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，合理外推出当倾角增大到90o时，即自由落体运动也会保持匀加速运动的性质．
D．伽利略通过数学推演并用小球在斜面上运动验证了位移与时间的平方成正比．
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A.由运动学公式可知：，故
三次下落中位移与时间平方的比值一定为定值，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A项正确；
B. 小球在斜面上三次运动的位移不同，末速度一定不同，故B项错误；
C. 由v=at可得，
，
三次下落中的加速度相同，故公式正确，但是不是当是伽利略用来证用匀变速直线运动的结论；故项C错误；
D. A、B、C三点的位置是任意选取的。由图可知，s1?s2>s2?s3，故D项错误。
2．B
【解析】
【详解】
在伽利略时代，没有先进的计时仪器，还采用的是用水钟计时，无法直接测定运动时间，所以伽利略用“斜面实验”研究自由落体运动的原因是便于测量时间。
A. 便于测量位移与分析不符，故A错误。
B. 便于测量时间与分析相符，故B正确。
C. 便于测量速度与分析不符，故C错误。
D. 便于测量加速度与分析不符，故D错误。
3．C
【解析】
【详解】
伽利略对自由落体的研究，应用逻辑推理得出：重物与轻物下落一样快。伽利略通过铜球从斜面滚下的实验，运用数学知识进行分析推导得到自由落体运动是匀加速直线运动。所以，伽利略开创了抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法。
A．对自然现象进行总结归纳的方法，与结论不相符，选项A错误；
B．用科学实验进行探究的方法，与结论不相符，选项B错误；
C．把科学实验和逻辑推理（包括数学演算）相结合的方法，与结论相符，选项C正确；
D．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法，与结论不相符，选项D错误；
4．B
【解析】
伽利略将实验和逻辑推理（包括数学演算）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，ACD错误．
点睛：本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
5．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；
A．逻辑推理-猜想假设-实验验证-合理外推，与结论不相符，选项A错误；
B．逻辑推理-实验验证-猜想假设-合理外推，与结论不相符，选项B错误；
C．猜想假设-逻辑推理-实验验证-合理外推，与结论相符，选项C正确；
D．猜想假设-实验验证-逻辑推理-合理外推，与结论不相符，选项D错误；
6．D
【解析】
试题分析：伽利略认为初速度为0 的落体，速度随时间变化时均匀的，那么落体通过的位移就与时间的平方成正比，只要测出落体通过不同位移所用的时间，就可以检验落体的速度是否随时间均匀变化。但伽利略时代是用滴水计时，不能测量时间，所用伽利略利用斜面来冲淡重力。所以正确选项为D选项。
考点：本题考查伽利略对落体运动研究的了解。
7．C
【解析】
解：“牛顿管”演示实验说明在没有空气阻力作用时，两个物体运动情况完全相同，与质量和形状无关，故C正确．
故选C．
【点评】解决本题要知道在没有空气阻力作用时，物体都做自由落体运动，物体下落的快慢与物体的质量和形状无关．
8．D
【解析】
【详解】
A．比萨斜塔实验中小球受到空气阻力作用，所以小球不是做自由落体运动，故A错误；
B．比萨斜塔实验过程中小球受到空气阻力作用，故B错误；
C．伽利略测量球从静止开始沿斜面滚下的位移x与时间t，验证x∝t2，并没有直接证明自由落体运动的加速度是恒定的，而是通过逻辑推理得出的，故C错误；
D．伽利略在研究自由落体运动的过程中，运用实验验证和逻辑推理（包括数学演算）相结合的方法，得出了落体运动的规律,故D正确
9．BC
【解析】
【详解】
A.伽利略所处的年代速度无法直接测量，因此没有检验速度与时间成正比这一事情，故A错误；
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，故B正确；
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，故C正确；
D.伽利略采用外推的方法得到斜面倾角增大到时小球仍然会保持匀加速运动，故D错误。
10．BD
【解析】
【详解】
AB．甲乙丙均是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，所以A错误，B正确。
CD．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C错误，D正确。
11．BC
【解析】
【分析】
【详解】
在伽利略时代，没有先进的计时仪器，因此伽利略让小球从斜面上滚下来用米“冲淡”重力，即利用斜面上小球的运动替代自由落体运动解决了问题①．故A错误，C正确；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x与t平方的成正比，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化，小球是否做匀变速运动，即利用x∝t2替代v∝t解决了问题②．故B正确，D错误．故选BC．
12．AC
【解析】
【详解】
AB．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正确，B错误。
CD．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。故C正确，D错误。
13．AC
【解析】
试题分析：由伽利略的理想斜面实验知，甲、乙、丙图是实验现象，丁图是经过合理地外推得到的结论，A对，B错；运用甲图实验，重力沿斜面向下的分力较小，可“冲淡”重力的作用，小球运动的较慢，更方便进行实验测量，C对；运用丁图实验，小球运动的很快，从而使实验现象不明显，D错．
考点：伽利略的理想实验
点评：学生清楚伽利略理想斜面实验的实验过程，能根据实验现象进行合理的外推．
14．ACD
【解析】
试题分析：伽利略运用逻辑推理的方法否定了亚里士多德关于重的物体下落的快，轻的物体下落的慢的论断，选项A正确；伽利略提出的自由落体运动是一种匀变速直线运动，选项B错误；通过对斜面上小球运动的研究，得出小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，合理外推出当倾角增大到90o 时，即自由落体运动也会保持匀加速运动的性质，选项C正确；伽利略通过数学推演并用小球在斜面上运动验证了位移与时间的平方成正比，选项D正确．
考点：伽利略对自由落体运动的研究
【名师点睛】