高中物理人教版 (新课标)必修16 伽利略对自由落体运动的研究巩固练习

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修16 伽利略对自由落体运动的研究巩固练习，共9页。试卷主要包含了科学探究活动通常包括以下要素，如图所示,拿一个长约1等内容，欢迎下载使用。


题组一 伽利略的科学思想方法
1.(2019湖北重点高中协作体高一上期中)伽利略为了研究自由落体的运动规律,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“放大”了重力的作用,便于测量小球运动的路程
B.斜面实验“冲淡”了重力的作用,便于测量小球运动的速度
C.通过对斜面实验的观察与计算,直接得到自由落体的运动规律
D.根据斜面实验结论进行合理的外推,得到自由落体的运动规律
2.(2019广东深圳中学高一上期中)伽利略利用“斜面实验”研究自由落体运动的规律,其实验思想是( )
A.小球沿斜面运动时加速度较小,速度的测量比较容易
B.小球沿斜面运动时速度较小,位移的测量比较容易
C.测量小球沿斜面运动时的位移与时间的平方的比值,合理外推到90°
D.测量小球沿斜面运动时的速度平方与位移的比值,合理外推到90°
3.科学探究活动通常包括以下要素:提出问题,猜想与假设,制订计划与设计实验,进行实验与收集证据,分析与论证,评估,交流与合作等。伽利略对落体运动规律探究过程如下:
A.伽利略依靠逻辑的力量推翻了亚里士多德的观点;
B.伽利略提出了“落体运动的速度v与时间t成正比”的观点;
C.为“冲淡”重力,伽利略设计用斜面来研究小球在斜面上运动的情况;
D.伽利略换用不同质量的小球,沿同一斜面从不同位置由静止释放,并记录相应数据;
E.伽利略改变斜面的倾角,重复实验,记录相应数据;
F.伽利略对实验数据进行分析;
G.伽利略将斜面实验得到的结论推广到斜面的倾角增大到90°时;
(1)与上述过程中B步骤相应的科学探究要素是 ;
(2)与上述过程中F步骤相应的科学探究要素是 。
题组二 伽利略对自由落体运动的研究
4.(2019华中师大一附中高一上期中)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.牛顿首先发现了亚里士多徳的观点有自相矛盾的地方
C.古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落快慢与质量无关
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
5.伽利略在《关于两门新科学的对话》中写道:“我们将木板的一头抬高,使之略呈倾斜,再让铜球由静止滚下……为了测量时间,我们把一只盛水的大容器置于高处,在容器底部焊上一根口径很细的管子,用小杯子收集每次下降时由细管流出的水,然后用极精密的天平称水的重量”,若将小球由静止滚下的距离记为L,对应时间内收集的水的质量记为m,则L与m的比例关系为( )
A.L∝mB.L∝m2C.L∝1mD.L∝1m2
6.(2019福建平和一中、南靖一中等五校高一上联考)(多选)伽利略研究自由落体运动时做“冲淡重力”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.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
B.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间二次方成正比
C.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间二次方成正比
D.证实小球沿斜面的运动是匀加速直线运动
7.伽利略在《两种新科学的对话》一书中,讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题,提出了这样的猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还运用实验验证了其猜想。物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否是匀变速直线运动。
(1)实验时,让滑块从某一高度由静止沿斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)。改变滑块起始位置的高度,重复以上操作。该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量 的。
(2)下表是该小组测得的有关数据,其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离,V为相应过程量筒收集到的水量。分析表中数据,根据 ,可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。
(3)本实验误差的主要来源有:水从水箱中流出不够稳定,还可能来源于 等。(只写出一种即可)
题组三 自由落体运动的研究与综合应用
8.如图所示,拿一个长约1.5 m的玻璃筒,一端封闭,另一端有开关,把金属片和小羽毛放到玻璃筒里。把玻璃筒倒立过来,观察它们下落的情况;然后把玻璃筒里的空气抽出去,再把玻璃筒倒立过来,再次观察它们下落的情况。下列说法正确的是( )
A.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛下落一样快
B.玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛均做自由落体运动
C.玻璃筒抽出空气后,金属片和小羽毛下落一样快
D.玻璃筒抽出空气后,金属片比小羽毛下落快
9.(2019山东济南一中高一上期末)一物体从高x处做自由落体运动,经时间t到达地面,落地速度为v,那么当物体下落时间为t3时,物体的速度和距地面的高度分别是( )
A.v3,x9 B.v9,x9 C.v3,89x D.v9,33x
10.(2020江苏扬州高一上期末)如图所示,A、B两小球从不同高度,同时做自由落体运动。已知A的质量比B大,则在两小球落地之前,下列说法正确的是( )
A.A、B两小球可能在空中相撞
B.A、B两小球之间的距离越来越大
C.A、B两小球的速度差越来越大
D.A、B两小球速度变化的快慢相同
11.如图所示是某课题研究小组进行自由落体运动实验时,用频闪照相的方法获得的两张照片A和B,任选其中的一张回答下列几个问题。
(1)我选图 ;
(2)我从图中观察到的现象是 ;
(3)请你对观察到的现象进行解释。
12.(2020江苏东台高一上期中)如图所示,木块从光滑的斜面上的A点以a=2 m/s2的加速度由静止开始下滑,与此同时小球在距C点的正上方h=20 m处自由落下,木块以不变的速率途经斜面底端B点后继续在粗糙的水平面上运动,在C点恰好与自由下落的小球相遇,若斜面AB段长L1=1 m,水平BC段长L2=1.2 m,不计空气阻力,试求:(g=10 m/s2)
(1)小球下落到地面的时间;
(2)木块运动到B点时速度的大小和在BC段加速度的大小;
(3)相遇时木块的速度大小。
答案全解全析
6 伽利略对自由落体运动的研究
基础过关练
1.D 重力的作用是不能放大的,故A错误;伽利略时代,没有先进的测量手段和工具,为了“冲淡”重力作用,采用斜面实验,其实就是为了使物体下落时间长些,减小实验误差,故B错误;根据实验结果,伽利略将实验结论进行合理的外推,得到自由落体的运动规律,并不是直接得出的自由落体规律,故C错误,D正确。
2.C 小球沿斜面运动时加速度较小,同一位移,所用时间较长,时间测量较容易,故A、B错误;“斜面实验”研究自由落体运动的规律,其实验思想通过测量斜面上物体运动的情况,然后进行合理的外推,从而得出自由落体是匀变速直线运动,因而需要测量位移与时间平方的比值s/t2情况,合理外推到90°,故C正确,D错误。
3.答案 (1)猜想与假设 (2)分析与论证
4.D 伽利略是通过理想斜面实验推断出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,故A错误;伽利略首先发现了亚里士多德的观点有相互矛盾的地方,故B错误;亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落快,认为物体下落快慢与质量有关,故C错误;伽利略认为在没有空气阻力的情况下,物体的下落快慢与质量无关,即重物与轻物下落得一样快,故D正确。
5.B 铜球做初速度为零的匀变速直线运动,则位移L与时间t的二次方成正比,即:L∝t2;由于水均匀稳定流出,则流出来的水的质量与时间成正比,即:m∝t;所以量筒中收集的水量可以间接的测量时间,即:t∝m,可得:L∝m2,故B正确。
6.BD 伽利略通过实验测出小球沿斜面下滑的运动是匀加速直线运动,斜面长度一定时,倾角的大小决定小球加速度的大小,所以小球到底端时的速度与倾角有关,故A错误,D正确;倾角一定则加速度一定,初速度为零的匀加速直线运动位移与时间的平方成正比,故B正确;加速度一定时,初速度为零的匀加速直线运动的速度与时间成正比,故C错误。
7.答案 (1)时间 (2) s/V2在误差允许范围内是一个常数 (3)距离测量不准确或滑块开始下滑和开始流水不同步
8.C 玻璃筒内有空气时,形状和质量都不同的物体下落快慢不同,是因为所受的重力和空气阻力不同,导致加速度不同,故A、B错误。玻璃筒内没有空气时,物体做自由落体运动,因为高度相同,加速度都为g,所以下落一样快,故C正确,D错误。
9.C 由v=gt可知当物体下落时间为t3时,物体的速度为v3,由初速度为零的匀加速直线运动在相等的时间内通过的位移之比为1∶3∶5可知当物体下落时间为t3时,距地面的高度为89x,故C正确。
10.D 因为不计空气的阻力,小球下落的加速度为重力加速度,与质量无关,下落过程中,A、B速度变化的快慢相同,A、B不可能在空中相撞,故选项A错误,D正确。两小球同时做自由落体运动,设初始距离相差L,由x=12gt2可知, A、B两小球之间的距离Δx=12gt2+L-12gt2=L,所以两球之间的距离不变,故选项B错误。由v=gt可知,两球运动时间相同,则在相同时刻速度也相同,故选项C错误。
11.答案 见解析
解析 选图A
现象:从同一高度同时由静止释放的纸团和纸片,纸团下落得快,先落地。
解释:质量相等的纸团和纸片,纸片受到的空气阻力较大,不能忽略,纸片的运动不是自由落体运动,而纸团受到的空气阻力较小,可以忽略,其运动可以看成是自由落体运动
选图B
现象:体积相等的铅球和木球,从同一高度同时由静止释放,它们同时落地
解释:铅球和木球受到的空气阻力都可以忽略,它们的运动都可以看成是自由落体运动,所以同时落地
12.答案 (1) 2 s (2)2 m/s 1.6 m/s2 (3) 0.4 m/s
解析 (1)设小球运动至C点的时间为t,根据自由落体运动的位移与时间的公式,有:h=12gt2
解得:t=2 s。
(2)木块在斜面上运动到B点的速度
vB=2aL1=2×2×1 m/s=2 m/s
木块运动到B点的时间:t1=vBa=22 s=1 s
则木块在BC段运动的时间为:t2=t-t1=(2-1)s=1 s
由位移公式得:L2=vBt2+12a1t22,解得:a1=-1.6 m/s2,即加速度的大小为1.6 m/s2。
(3)由L2=vB+vC2t2,解得在C点相遇时木块速度vC=0.4 m/s。
次数
1
2
3
4
5
6
7
s/m
4.5
3.9
3.0
2.1
1.5
0.9
0.3
V/mL
90
84
72
62
52
40
23.5
sV2×10-4
5.6
5.5
5.8
5.5
5.6
5.6
5.4