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导学案

2.1  伽利略对落体运动的研究

一、单选题

1．伽利略研究自由落体运动过程中，主要采用的科学方法是（       ）

A．等效替代法 B．类比法 C．实验推理法 D．控制变量法

2．关于“将一支羽毛和一粒石子从同一高度由静止释放，谁下落的快的”话题，假如亚里士多德和伽利略进行时空对话，下列情景既符合科学实际又反应人物历史属性的是（　　）

A．亚里士多德：石子下落的比较快。伽利略：您说的对

B．亚里士多德：石子下落的比较快。伽利略：您说的不对

C．伽利略：石子和羽毛下落的一样快。亚里士多德：你年轻，你是对的

D．伽利略：石子和羽毛下落的一样快。亚里士多德：还是石子下落的快

3．伽利略相信，自然界的规律是简单明了的。他从这个信念出发，猜想落体的速度应该是均匀变化的。为验证自己的猜想，他做了“斜面实验”，如图所示，发现铜球在斜面上运动的位移与时间的平方成正比。改变球的质量或增大斜面倾角，上述规律依然成立。于是，他外推到倾角为的情况，得出落体运动的规律。结合以上信息，判断下列说法正确的是（　　）

A．通过对斜面实验的观察与计算，直接得到落体运动的规律

B．斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量

C．斜面倾角越小，小球的运动越接近落体运动

D．斜面倾角不同，小球运动速度变化的情况相同

4．科学和技术既有联系又有区别，400多年前科学家伽利略在研究《自由落体运动规律》时面临到的最大困难在技术方面，由于计时仪器的落后，使得（　　）

A．伽利略无法直接验证x∝t2 B．伽利略无法直接验证v∝t

C．两者都无法验证 D．两者都可以验证

5．伽利略在研究自由落体运动规律时就已经发现，初速度为零的匀加速直线运动其速度与时间成正比，位移与时间的二次方成正比。依据这一原理，有关自由落体运动的说法正确的是（　　）

A．相同时间内速度的变化量和位置的变化量都相同

B．相同时间内速度的变化量和位置的变化量都不同

C．相同时间内速度的变化量和位移差值都相同

D．相同时间内速度的变化量相同，位移的差值可能不同

6．伽利略从斜面实验外推到自由落体运动的情景模型如图所示，下列说法符合史实的是（　　）

A．伽利略先猜想下落物体的速度随时间均匀增加，然后通过斜面实验直接得出v正比于t

B．伽利略通过斜面实验得出：从静止开始小球必须沿光滑的斜面运动才有s正比于

C．伽利略通过对自由落体运动的研究，进行合理外推得出小球在斜面做匀变速运动

D．伽利略发现，改变斜面的倾角，s正比于依然成立，斜面的倾角越大，越大

7．伽利略猜想落体一定是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。而这种均匀变化，他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比，例如每过，速度的变化量都是；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比，例如每下落，速度的变化量都是。后来发现，如果v与x成正比，将会推导出十分荒谬的结果。如果一小球做第二种变速运动，它的图像可能是（　　）

A． B．

C． D．

8．伽利略研究自由落体运动采取的一部分思维方法是（　　）

A．观察现象、测量计算、得结论 B．观察现象、提出问题、猜测、实验、推理得结论

C．提出问题、猜想假设、理论验证 D．提出问题、猜想、实验验证、得结论

二、多选题

9．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．伽利略用实验直接验证了自由落体运动的速度随时间均匀变化

B．甲图是实验现象，丁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，更方便进行试验测量

D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显

10．在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是（　　）

A．伽利略在研究自由落体运动时采用了抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法

B．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是微元法

C．根据速度定义式，当时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法

D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法

参考答案：

1．C

【解析】不同材料的球体下落速度几乎一样，进而推测得到真空中下落快慢一样的结论，这正是伽利略创立的实验观察和逻辑推理相结合的科学方法，即实验推理法。

故选C。

2．B

【解析】亚里士多德观察日常生活的现象，得出石子比羽毛落得快；若干年后，伽利略通过自己的观察实验，分析得出轻重物体下落的一样快，即石子和羽毛下落的一样快，则既符合科学实际又反应人物历史属性应该是B。

故选B。

3．B

【解析】A．由于小球沿斜面向下的运动并不是落体运动，所以自由落体运动的规律是伽利略根据斜面实验结论进行合理外推所得到的，故A错误；

B．斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于测量小球运动的时间，故B正确；

C．斜面倾角越大，小球的运动越接近落体运动，故C错误；

D．斜面倾角不同，小球沿斜面运动加速度不同，小球运动速度变化的情况不相同，故D错误。

故选B。

4．B

【解析】由于计时仪器的落后，伽利略无法直接验证v∝t。

故选B。

5．C

【解析】根据可知，相同时间内的速度的变化量相同；根据自由落体运动规律可知，相同时间内位置变化量即位移不同，越往后相同时间内的位移越大；根据可知，相同时间内位移的差值相同。

故选C。

6．D

【解析】A．伽利略的时代，无法直接测出瞬时速度，不能直接得出的结论，是通过间接推理得出，然后得出落体运动是一种匀变速直线运动，A错误；

B．伽利略通过斜面实验得出小球从静止开始沿着斜面向下运动，运动的距离与时间的平方成正比，即，但用来做实验的斜面不一定光滑，B错误；

C．伽利略通过对小球在斜面做匀变速运动的研究，进行合理外推得出自由落体运动的运动规律，C错误；

D．伽利略发现，改变斜面的倾角，依然成立，斜面的倾角越大，越大，D正确；

故选D。

7．D

【解析】如果v与x成正比，即下落相同距离时速度的增量相同，而随着物体的下降，下落相同距离的时间减小，根据加速度的定义得加速度增大，即物体做加速度随速度增大的加速运动，则图像为D。

故选D。

8．D

【解析】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，ABC错误，D正确。

故选D。

9．BC

【解析】甲、乙、丙均是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，由于伽利略时代靠滴水计时，不能精确测量自由落体所用的时间，故伽利略没有直接利用自由落体运动进行实验，而是让铜球沿阻力较小的斜面滚下，“冲淡”重力的作用，使铜球沿斜面下滑的时间增加，容易测量，故选BC。

10．AC

【解析】A．伽利略在研究自由落体运动时采用了抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法，故A正确；

B．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是理想模型法，故B错误；

C．根据速度定义式，当时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故C正确；

D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了微元法，故D错误。

故选AC。