新人教版高中物理必修1第二章匀变速直线运动的研究第6节伽利略对自由落体运动的研究作业含解析 练习

伽利略对自由落体运动的研究

1．在物理学发展过程中，下面的那位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度、加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了用实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理有机地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展(　　)

A．亚里士多德　　　　　  B．伽利略

C．牛顿       D．爱因斯坦

答案：B

2．一个铁钉与一个同质量的棉花团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．铁钉比棉花团密度大

C．棉花团受到空气阻力大

D．铁钉的加速度比棉花团的大

答案：C

3．1971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．

4．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．

5．在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要．伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义．请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程(　　)

A．猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论

B．问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论

C．问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论

D．猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论

答案：C

解析：伽利略探究物体下落规律的过程是：先对亚里士多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑——大小石块捆在一起下落得出矛盾的结论，猜想——下落的运动是最简单的运动，速度与时间成正比；数学推理—如果v∝t，则有h∝t2；实验验证——设计出斜面实验并进行研究，得出光滑斜面上滑下的物体的规律h∝t2；合理外推——将光滑斜面上滑下的物体的规律h∝t2推广到落体运动，从探究的过程看，答案应是C.

6．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．

7．在现实中，雨滴大约在1.5km左右的高空形成并开始下落，计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多大？遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s，为什么它们的差别会这么大？

答案：由v2＝2gh易计算得到v＝173m/s.

实际上雨滴下落到地面前，大约以8m/s的速度匀速下落．

那么雨滴在下落时的速度为什么会这么小？

原因是雨滴在下落时要与它正下方的小水滴(上升的水汽)相碰并吸收，由于小水滴的阻碍作用，减慢了它下落的速度，雨滴下落的速度越大，这种阻碍作用越强，当雨滴的重力与阻碍的力相等时，雨滴就会匀速下落．当雨滴的半径大到某一程度时，受到气流的影响而会分裂，较大的部分继续下落，而较小的又会随上升的气流上升，又起到阻碍大雨滴下落的作用，所以我们看到的雨滴不会太大，就是这个道理，而且雨滴速度也不大，落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s.

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．唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景．如果三尺为1m，则水落到地面的速度约为(设初速度为零)(　　)

A．100m/s       B．140m/s

C．200m/s       D．1000m/s

答案：B

3．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．

4．从塔顶释放一个小球A,1s后从同一地点再释放一个小球B，设两球都做自由落体运动，则落地前，A、B两球之间的距离(　　)

A．保持不变      B．不断增大

C．不断减小      D．有时增大，有时减小

答案：B

解析：设B球运动了时间t，则hB＝gt2，hA＝g(t＋1)2.A、B两球间距离h＝hA－hB＝g(2t＋1)，可见A、B两球间距离h随时间而逐渐增大，故B项正确．

5．用滴水法可以测定重力加速度的值，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴断续地滴落到挡板上，如图所示，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴在挡板上的声音的同时，下一个水滴刚好开始下落．首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，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“n”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为t.

(1)写出用上述方法测量计算重力加速度g的表达式：g＝________；

(2)为了减小误差，改变h的数值，测出多组数据，记录在表格中(表中t′是水滴从水龙头口到A板所用的时间，即水滴在空中运动的时间)，请在图中所示的坐标纸上作出适当的图象，并利用图象求出重力加速度g的值：g＝________(要求两位有效数字)．

答案：(1)g＝，(2)9.78m/s2

解析：(1)滴水的周期就是水滴自由下落的时间，所以T＝，由h＝gT2得，g＝

(2)提示：认真描点作图，求出斜率k＝tanθ＝＝g，可求出g，解得g＝9.78m/s2

6．如图所示是小球做自由落体运动时的频闪照片，照片中相邻小球的像是相隔同样的时间(s)拍摄到的．

(1)根据这张频闪照片，判断出做自由落体运动的小球是否具有加速度．说明理由．

(2)尝试从这张频闪照片出发，推测出自由落体运动规律．

答案：(1)根据这张频闪照片，我们可以判断出做自由落体运动的小球具有加速度．因为在相同的时间间隔内，小球下落的距离并不相等，从照片上看，越往下，间隔越大，说明小球做的是加速运动．

用直尺可测量出图中后边四段的位移分别是0.9cm、1.2cm、1.5cm、1.8cm相邻的相等时间内的位移差为：

Δx1＝1.2cm－0.9cm＝0.3cm，

Δx2＝1.5cm－1.2cm＝0.3cm，

Δx3＝1.8cm－1.5cm＝0.3cm

有Δx1＝Δx2＝Δx3

所以自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．

7．(福建泉州市09－10学年高一新课标水平测试)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.