2.1 伽利略对落体运动的研究 同步练习（含解析）

沪科版（2019）高中物理必修第一册第2章匀变速直线运动2.1伽利略对落体运动的研究同步练习
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．亚里士多德认为物体下落的快慢与物体的轻重无关
B．伽利略认为物体越重，下落得越快
C．牛顿管实验说明没有空气阻力时，铁块和羽毛下落快慢相同
D．石头下落比树叶快，是因为树叶受到空气阻力，而石头没有受到空气阻力
2．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．力不是维持物体运动的原因 B．力是使物体产生加速度的原因
C．自由落体运动是一种匀变速直线运动 D．物体都具有保持原来运动状态的属性，即惯性
3．伽利略对运动的研究，建立了许多用于描述运动的基本概念，下列概念不是伽利略首先建立起来的是（　　）
A．平均速度 B．瞬时速度 C．加速度 D．时间
4．伽利略对自由落体运动的研究中，经历了提出问题、科学猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论一系列过程，其中在实验验证过程中，他让一个铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力，“冲淡”重力的含义是指（　　）
A．减小铜球的重力 B．延长运动时间
C．便于测量运动速度 D．便于测量运动位移
5．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．
6．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
7．下列说法不正确的是（ ）
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．我们有时会用比值法定义一些物理量，如速度、密度及加速度等
C．根据速度定义式，当△t极短时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了物理的极限法
D．伽利略通过理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”，用到的物理思想方法属于理想实验法
8．伽利略在研究自由落体运动时曾设想过，自由落体运动可能是另一种模型，即速度随下落高度均匀变化。现假设有一个小球做这样的运动，则下列描述该小球运动的v-t图象可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
9．伽利略为研究自由落体运动，做了一项实验。如图所示，将铜球从斜槽的不同位置由静止释放，伽利略手稿中记录了一组实验数据，从表中能够得到的结论是（　　）
A．…
B．…
C．若以时间为横坐标，距离为纵坐标，其图像是一条直线
D．若以时间的二次方为横坐标，距离为纵坐标，其图像是一条抛物线
10．有人认为，亚里士多德的命题“重的物体下落快，轻的物体下落慢”错误的根源在于他：①不注意观察自然现象；②对此没有做深刻的逻辑推理；③对此没有进行科学实验；④对此没有进行归纳和总结。你认为上述评论正确的是（　　）
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
11．伽利略在研究运动的过程中，创造了一套科学研究方法，如图所示：其中方框4中是（ ）
A．提出猜想 B．数学推理
C．实验检验 D．合理外推
12．伽利略对自由落体运动的硏究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，伽利略对自由落体运动的研究包含了以下几个环节，其中排序最合理的是（　　）
①运用数学推理；②合理外推，得出结论；③对现象的一般观察；
④提出猜想；⑤通过实验对推理进行验证；⑥最后把结论推广应用
A．④②③①⑤⑥ B．③④①⑤②⑥ C．③④①②④⑤ D．④③①②⑤⑥
二、解答题
13．在学习了伽利略对自由落体运动的研究后，甲同学给乙同学出了这样一道题：一个物体从塔顶落下（不考虑空气阻力），物体到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25，求塔高H（取g=10 m/s2）．乙同学的解法：根据得物体在最后1 s内的位移,再根据得H=13．9 m，乙同学的解法是否正确？如果正确说明理由，如果不正确请给出正确解析过程和答案．
14．同学们学习了《伽利略对自由落体运动的研究》后，老师给大家出了这样一道题：假设有人把一个物体从比萨斜塔塔顶无初速落下（不考虑空气阻力），物体到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的，求塔高H（取g＝10 m/s2）．有同学给出的解法：根据h＝gt2得物体在最后1 s内的位移h1＝gt2＝5 m，再根据＝；得H＝7.81m，这位同学的解法是否正确？如果正确说明理由，如果不正确请给出正确解析过程和答案．
15．研究发现，物体在火星上的落体规律与在地球上相似，若在火星表面上，做自由落体运动的物体在开始1.0s内下落x1=2.0m，求：
(1)该火星表面的重力加速度g是多大？
(2)该物体从某高出静止开始落下，5s时(未落到火星表面)的速度是多大？
三、填空题
16．首创“发现问题、提出假设、数学推理、实验验证、结论推广”的科学研究方法的科学家是_____；最早通过斜面实验对自由落体运动进行科学研究的科学家是_____．
17．伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速直线运动规律。伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示。图中OA表示测得的时间，矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中OD的长度表示 。P为DE的中点，连接OP且延长交AE的延长线于B，则AB的长度表示 。
18．对“落体运动快慢”“力与物体运动关系”等问题，亚里士多德和伽利略存在着不同的观点．请完成下表：
亚里士多德的观点
伽利略的观点
落体运动的快慢
重的物体下落快，
轻的物体下落慢
力与物体运动关系
维持物体运动不需要力
参考答案
1．C
【详解】
AB．亚里士多德认为物体越重，下落得越快；伽利略认为物体下落的快慢与物体的轻重无关，故AB错误；
C．牛顿管实验说明没有空气阻力时，铁块和羽毛下落快慢相同，故C正确；
D．石头下落比树叶快，是因为空气阻力对石头影响小于对树叶的影响，树叶较轻，受阻力影响较大，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
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，倾角最大的情况就是90°时，这时物体做自由落体运动，由此得出的结论是自由落体运动是一种匀变速直线运动，故C正确，ABD错误。
故选C。
3．D
【详解】
伽利略首先建立的概念有平均速度，瞬时速度和加速度，时间不是他首先建立的概念，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
由于伽利略所处的时代技术水平的限制，当时的计时工具比较落后，自由落体运动下落的很快，很难准确测量下落时间，所以伽利略利用一个斜面来减小加速度，从而增大运动时间，方便时间的测量，同时减小时间测量的误差。因此“冲淡”重力的含义是指延长运动时间，所以只有选项B正确。
故选B。
5．C
【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．
6．B
【详解】
倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间的平方成正比，在斜面上的速度与时间成正比，故选项A错误，选项B正确，斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关，从顶端滚到底端所需时间与倾角有关，故选项C、D错误.
7．A
【详解】
A．质点采用的科学方法为建立理想化的物理模型的方法，故A项与题意相符；
B．比值法定义就是应用两个物理量的比值来定量研究第三个物理量，我们有时会用比值法定义一些物理量，如速度、密度及加速度等，故B项与题意不符；
C．为研究某一时刻或某一位置时的速度，我们采用了取时间非常小，即让时间趋向无穷小时的平均速度作为瞬时速度，即采用了极限思维法，故C项与题意不符；
D．伽利略通过理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”，用到的物理思想方法属于“理想实验”法，故D项与题意不符．
8．B
【详解】
根据假设：速度随下落高度均匀变化。那么 是定值，但是随着速度的增大，相同的速度增量，对应的所需时间变小，即相同时间的速度增量变大，故ACD错误，B正确。
故选B。
9．B
【详解】
AB．伽利略最初猜想沿斜面向下运动的物体的运动的速度与时间成正比
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，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，A错误B正确；
C．以时间为横坐标，距离为纵坐标，即
其图像是一条抛物线线，C错误；
D．以时间的二次方为横坐标，距离为纵坐标，即
其图像是一条直线，D错误。
故选B。
10．B
【详解】
“重的物体下落快，轻的物下落慢”，是根据平时生活中人们直观的一些现象进行的归纳和总结而推断得出的“结论”，④中说“对此没有进行归纳和总结”是错误的，故①④错误。②中说“对此没有做深刻的逻辑推理”，亚里士多德确实没有，是后来伽利略想到如果重的物体与轻的物体绑在一起，会得到两个相互矛盾的结果。亚里士多德得出该论断主要是因为没有考虑空气阻力的影响，③中说“对此没有进行科学实验”，科学的实验是将两个物体放在真空环境中进行实验，在当时实验条件较差，没有真空环境，故②③的说法是对的，故B正确，ACD错误。
故选B。
11．C
【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，A、B、D错误。
故选C。
12．B
【详解】
根据物理规律探究的一般过程：发现问题、提出疑问、科学猜想、实验探究、得出结论，理论推广，可以判定伽利略对自由落体运动的研究为③对现象的一般观察；④提出猜想；①运用数学推理；⑤通过实验对推理进行验证；②合理外推，得出结论；⑥最后把结论推广应用。
故B正确，ACD错误。
故选B。
13．125 m
【详解】
试题分析：乙同学的解法不正确．
根据题意画出运动过程示意图，设物体从塔顶落到地面所经历时间为t，通过位移为H，物体在（t-1）秒内的位移为h．据自由落体运动规律，有
由题意得
联立以上各式解得H=125 m
14．不正确 高度是H＝31.25 m
【详解】
试题分析：该同学的解法不正确．根据题意画出运动过程示意图，设物体从塔顶落到地面所经历时间为t，通过位移为H，物体在（t－1）秒内的位移为h．
据自由落体运动规律，有
由题意得
联立以上各式解得H＝31.25 m．
考点：本题考查自由落体运动．
15．(1)4m/s2 (2)20m/s
【详解】
(1)由x1=12gt12 可得：
g=2X1t12=8.0m/s2
(2)由v=gt 代入数据 解得v=40m/s
16．伽利略； 伽利略
【详解】
伽利略首创了“发现问题?对现象的观察?提出假设?运用数学和逻辑手段得出结论?实验验证?合理外推?得出结论”的研究方法，并最早通过斜面实验“冲淡”重力，对自由落体运动进行研究。
故答案为：伽利略；伽利略
17．平均速度 A时刻的瞬时速度
【详解】
试题分析：建立时间轴和速度轴，如图
OB段表示速度时间图线，反映速度随时间的变化情况；故答案为：OA时间段的平均速度，A时刻的瞬时速度．
18．物体下落快慢与物体轻重无关 维持物体运动需要力
【详解】
物体下落快慢与物体轻重无关,这是伽利略的观点；亚里士多德根据人们的直觉经验，得出普遍性的结论：“一切物体均有保持静止或所谓寻找其‘天然去处’的本性，认为‘任何运动着的事物都必然有推动者’”.伽利略观察到一个沿着光滑斜面向上滑动的物体，因斜面的倾斜角不同而受到不同程度的减速，倾斜角越小，减速越小，如在无阻力的水平面上滑动，则应保持原速度永远滑动.
思路分析：物体下落快慢与物体轻重无关,这是伽利略的观点；亚里士多德“一切物体均有保持静止或所谓寻找其‘天然去处’的本性，
试题点评：本题考查了在研究力与运动过程中亚里士多德和伽利略的不同的观点，属于物理学史，理解记忆是关键