2021学年第二章 匀变速直线运动的研究6 伽利略对自由落体运动的研究课后测评

6．伽利略对自由落体运动的研究

基础夯实

1．(吉林市普通中学11～12学年高一上学期期中)一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为(　　)

A．铁钉比棉花团重

B．棉花团受到的空气阻不能忽略

C．棉花团的加速度比自由落体加速度小

D．铁钉的自由落体加速度比棉花团的自由落体加速度大

答案：BC

2.1971年7月26日发射的阿波罗－15号飞船首次把一辆月球车送上月球，美国宇航员斯科特驾驶月球车行驶28公里，并做了一个落体实验：在月球上的同一高度同时释放羽毛和铁锤，出现的现象是(月球上是真空)(　　)

A．羽毛先落地，铁锤后落地

B．铁锤先落地，羽毛后落地

C．铁锤和羽毛都做自由落体运动，重力加速度为9.8m/s2

D．铁锤和羽毛都做自由落体运动，同时落地

答案：D

解析：因为月球上没有空气，所以铁锤和羽毛的运动情况完全相同。

3.踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”。近年来，踢毽子成为全民健身活动之一。毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下羽毛在上，如图所示，对此分析正确的是(　　)

A．铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上

B．如果没有空气阻力，也总是出现铜钱在下羽毛在上的现象

C．因为空气阻力的存在，所以总是铜钱在下羽毛在上

D．毽子的自由下落是自由落体运动

答案：C

解析：羽毛受到的空气阻力与自身重力相差不多，对运动的影响很大，而羽毛又和铜钱具有相同的运动情况，故羽毛要受铜钱较大的拖动作用，即羽毛的运动主要是靠铜钱的带动，所以毽子下落时总是铜钱在下面拉着羽毛。铜钱重不是根本原因，A错，C对；如没有空气阻力，铜钱和羽毛的相对位置是随机的，B错；可见空气阻力不能忽略，毽子不是自由落体运动。

4．(南山中学11～12学年高一上学期检测)科学探究活动通常包括以下要素：提出问题，猜想与假设，制定计划与设计实验，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_____________。

答案：(1)猜想与假设　(2)分析与论证

5．请你根据下图漫画“洞有多深？”提供的情境，回答下列问题：

(1)他们依据________规律，估算洞的深度。

(2)他们估算洞的深度的方法是(写出主要方程式、计算过程)：

_____________________________________________________。

(3)请你对该方法进行评估：

该方法的优点：_______________________________________；

该方法的不足：________________________________________ ______________________________。

答案：(1)自由落体运动

(2)∵h＝gt2，g≈10m/s2，t＝2s

∴h＝20m

(3)该方法的优点：

①所使用的仪器设备简单；

②测量方法方便；

③g的取值熟悉；

④运算简便；

该方法的不足：

①测量方法粗略，误差较大；

②石块下落的初速度不为零，不是真正的自由落体运动；

③石块下落有空气阻力，会造成一定的误差；

④未考虑声音传播需要的时间。

6．(重庆一中11～12学年高一上学期检测)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)

答案：(1)时间

(2)s/V2在误差范围内是一个常数

(3)距离测量不准确，滑块开始下滑和开始流水不同步等

能力提升

1．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

答案：B

2．A物体重量是B物体重量的两倍，A从H，B从2H高度同时开始自由下落(不计空气阻力，下落时间大于1s)(　　)

A．落地前同一时刻B比A的速度大

B．1s末A、B速度相等

C．两物体落地时速度相同

D．下落1m所需时间相同

答案：BD

解析：A、B两物体都做自由落体运动，运动规律相同，与重量无关所以下落相同时间速度相等，下落相同位移所需时间相同，B、D正确。

3．(辽宁省五校11～12学年高一上学期期中)甲、乙两物体从地面上同一地点做竖直上抛运动，已知甲物体质量是乙物体质量的2倍，而甲初速度是乙初速度的一半，下列说法正确的是(　　)

A．甲上升时间是乙上升时间的倍

B．甲上升的最大高度是乙上升的最大高度的倍

C．甲下落的时间等于乙下落的时间

D．甲的加速度是乙的加速度的2倍

答案：A

解析：两物体的加速度相同，D错，由t＝知A对C错，由H＝，知B错。

4．(河北衡水中学11～12学年高一上学期期中)某中学高一年级实施“研究性学习”活动，其中有一个小组的研究课题是“利用水滴下落测重力加速度g”。具体操作步骤如下：

a．让水滴落到垫起来的盘子里，细心地调整水龙头的阀门，让水一滴一滴地流出(等时间间隔)，同时调整盘子距水龙头的高度，使得耳朵刚好听到前一个水滴碰到盘子声音的同时，下一个水滴刚好从水龙头开始下落(此时刻水滴速度为零)；

b．用秒表测时间，当听到某一个水滴落至盘子的声音时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、……”，一直数到第N个水滴落至盘中，按下秒表停止计时，读出秒表示数为t；

c．用最小刻度是毫米的米尺测出水龙头滴水处到盘子的竖直距离为h，不计空气阻力。

(1)请用以上测量数据表示出当地的重力加速度g＝________。

(2)为了减小误差，可改变h的数值，测出多组数据，记录在下面的表格中(表中T是水滴在空中运动的时间)，请在图中的坐标纸上作出图象，并利用图象测出重力加速度的数值(保留一位小数)。g＝________。

答案：(1)g＝

(2)根据测量值，作出h－T2图象如图所示

9．7m/s2(9.5～9.9均可)

5．(华安、连城等四地六校11～12学年高一上学期联考)比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。如图所示，已知斜塔第一层离地面的高度h1＝6.8m，为了测量塔的总高度，在塔顶无初速度释放一个小球，小球经过第一层到达地面的时间t1＝0.2s，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。

(1)求斜塔离地面的总高度h；

(2)求小球从塔顶落到地面过程中的平均速度。

答案：(1)61.25m　(2)17.5m/s

解析：(1)设小球到达第一层时的速度为v1，则有

h1＝v1t1＋gt，得

v1＝

代入数据得v1＝33m/s

塔顶离第一层的高度h2＝＝54.45m

所以塔的总高度h＝h1＋h2＝61.25m

(2)小球从塔顶落到地面的总时间t＝＝3.5s

平均速度＝＝17.5m/s。