高一物理 第二章第六節(jié)《伽利略對自由落體運動的研究》同步訓(xùn)練 新人教版必修1(通用)

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1、第2章 伽利略對自由落體運動的研究 1.(北師大附中09-10學(xué)年高一上學(xué)期期中)在物理學(xué)發(fā)展過程中,下面的那位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時速度、加速度等概念用來描述物體的運動,并首先采用了用實驗檢驗猜想和假設(shè)的科學(xué)方法,把實驗和邏輯推理有機地結(jié)合起來,從而有力地推進了人類科學(xué)的發(fā)展(  ) A.亞里士多德      B.伽利略 C.牛頓 D.愛因斯坦 答案:B 2.一個鐵釘與一個同質(zhì)量的棉花團同時從同一高處下落,總是鐵釘先落地,這是因為 (  ) A.鐵釘比棉花團重 B.鐵釘比棉花團密度大 C.棉花團受到空氣阻力大 D.鐵釘?shù)募铀俣缺让藁▓F的大

2、答案:C 3.1971年7月26日發(fā)射的阿波羅-15號飛船首次把一輛月球車送上月球,美國宇航員斯科特駕駛月球車行駛28公里,并做了一個落體實驗:在月球上的同一高度同時釋放羽毛和鐵錘,出現(xiàn)的現(xiàn)象是(月球上是真空)(  ) A.羽毛先落地,鐵錘后落地 B.鐵錘先落地,羽毛后落地 C.鐵錘和羽毛都做自由落體運動,重力加速度為9.8m/s2 D.鐵錘和羽毛都做自由落體運動,同時落地 答案:D 解析:因為月球上沒有空氣,所以鐵錘和羽毛的運動情況完全相同. 4.踢毽子是我國民間的一項體育游戲,被人們譽為“生命的蝴蝶”.近年來,踢毽子成為全民健身活動之一.毽子由羽毛和銅錢組成,在下落時總是銅

3、錢在下羽毛在上,如圖所示,對此分析正確的是(  ) A.銅錢重,所以總是銅錢在下羽毛在上 B.如果沒有空氣阻力,也總是出現(xiàn)銅錢在下羽毛在上的現(xiàn)象 C.因為空氣阻力的存在,所以總是銅錢在下羽毛在上 D.毽子的自由下落是自由落體運動 答案:C 解析:羽毛受到的空氣阻力與自身重力相差不多,對運動的影響很大,而羽毛又和銅錢具有相同的運動情況,故羽毛要受銅錢較大的拖動作用,即羽毛的運動主要是靠銅錢的帶動,所以毽子下落時總是銅錢在下面拉著羽毛.銅錢重不是根本原因,A錯,C對;如沒有空氣阻力,銅錢和羽毛的相對位置是隨機的,B錯;可見空氣阻力不能忽略,毽子不是自由落體運動. 5.在學(xué)習(xí)物理知識的

4、同時,還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問題的思想和方法,從一定意義上說,后一點甚至更重要.偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對于后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用,至今仍然具有重要意義.請你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過程,判定下列哪個過程是伽利略的探究過程(  ) A.猜想—問題—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推—得出結(jié)論 B.問題—猜想—實驗驗證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論 C.問題—猜想—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推—得出結(jié)論 D.猜想—問題—實驗驗證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論 答案:C 解析:伽利略探究物體下落規(guī)律的過程是:先對亞里士多德對落體運動的觀察得出的結(jié)論提出質(zhì)疑——大小石

5、塊捆在一起下落得出矛盾的結(jié)論,猜想——下落的運動是最簡單的運動,速度與時間成正比;數(shù)學(xué)推理—如果v∝t,則有h∝t2;實驗驗證——設(shè)計出斜面實驗并進行研究,得出光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律h∝t2;合理外推——將光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律h∝t2推廣到落體運動,從探究的過程看,答案應(yīng)是C. 6.請你根據(jù)下圖漫畫“洞有多深?”提供的情境,回答下列問題: (1)他們依據(jù)________規(guī)律,估算洞的深度. (2)他們估算洞的深度的方法是(寫出主要方程式、計算過程): _____________________________________________________________

6、___________. (3)請你對該方法進行評估: 該方法的優(yōu)點: ________________________________________________________________________; 該方法的不足: ________________________________________________________________________. 答案:(1)自由落體運動 (2)∵h=gt2,g≈10m/s2,t=2s ∴h=20m (3)該方法的優(yōu)點: ①所使用的儀器設(shè)備簡單; ②測量方法方便; ③g的取值熟悉; ④運算簡便; 該

7、方法的不足: ①測量方法粗略,誤差較大; ②石塊下落的初速度不為零,不是真正的自由落體運動; ③石塊下落有空氣阻力,會造成一定的誤差; ④未考慮聲音傳播需要的時間. 7.在現(xiàn)實中,雨滴大約在1.5km左右的高空形成并開始下落,計算一下,若該雨滴做自由落體運動,到達地面時的速度是多大?遇到過這樣快速的雨滴嗎?據(jù)資料顯示,落到地面的雨滴速度一般不超過8m/s,為什么它們的差別會這么大? 答案:由v2=2gh易計算得到v=173m/s. 實際上雨滴下落到地面前,大約以8m/s的速度勻速下落. 那么雨滴在下落時的速度為什么會這么小? 原因是雨滴在下落時要與它正下方的小水滴(上升的水汽

8、)相碰并吸收,由于小水滴的阻礙作用,減慢了它下落的速度,雨滴下落的速度越大,這種阻礙作用越強,當(dāng)雨滴的重力與阻礙的力相等時,雨滴就會勻速下落.當(dāng)雨滴的半徑大到某一程度時,受到氣流的影響而會分裂,較大的部分繼續(xù)下落,而較小的又會隨上升的氣流上升,又起到阻礙大雨滴下落的作用,所以我們看到的雨滴不會太大,就是這個道理,而且雨滴速度也不大,落到地面的雨滴速度一般不超過8m/s. 能力提升 1.伽利略用實驗驗證v∝t的最大困難是(  ) A.不能很準(zhǔn)確地測定下落的距離 B.不能測出下落物體的瞬時速度 C.當(dāng)時沒有測量時間的儀器 D.當(dāng)時沒有記錄落體運動的數(shù)碼相機 答案:B 2.唐代大詩人

9、李白的“飛流直下三千尺,疑是銀河落九天”描述了廬山瀑布的美景.如果三尺為1m,則水落到地面的速度約為(設(shè)初速度為零)(  ) A.100m/s B.140m/s C.200m/s D.1000m/s 答案:B 3.A物體重量是B物體重量的兩倍,A從H,B從2H高度同時開始自由下落(不計空氣阻力,下落時間大于1s)(  ) A.落地前同一時刻B比A的速度大 B.1s末A、B速度相等 C.兩物體落地時速度相同 D.下落1m所需時間相同 答案:BD 解析:A、B兩物體都做自由落體運動,運動規(guī)律相同,與重量無關(guān)所以下落相同時間速度相等,下落相同位移所需時間相

10、同,B、D正確. 4.從塔頂釋放一個小球A,1s后從同一地點再釋放一個小球B,設(shè)兩球都做自由落體運動,則落地前,A、B兩球之間的距離(  ) A.保持不變 B.不斷增大 C.不斷減小 D.有時增大,有時減小 答案:B 解析:設(shè)B球運動了時間t,則hB=gt2,hA=g(t+1)2.A、B兩球間距離h=hA-h(huán)B=g(2t+1),可見A、B兩球間距離h隨時間而逐漸增大,故B項正確. 5.用滴水法可以測定重力加速度的值,方法是:在自來水龍頭下面固定一塊擋板A,使水一滴一滴斷續(xù)地滴落到擋板上,如圖所示,仔細調(diào)節(jié)水龍頭,使得耳朵剛好聽到前一個水滴滴在擋板上的聲音的同時,

11、下一個水滴剛好開始下落.首先量出水龍頭口離擋板的高度h,再用秒表計時,計時方法是:當(dāng)聽到某一水滴滴在擋板上的聲音的同時,開啟秒表開始計時,并數(shù)“1”,以后每聽到一聲水滴聲,依次數(shù)“2,3…,”一直數(shù)到“n”時,按下秒表按鈕停止計時,讀出秒表的示數(shù)為t. (1)寫出用上述方法測量計算重力加速度g的表達式:g=________; (2)為了減小誤差,改變h的數(shù)值,測出多組數(shù)據(jù),記錄在表格中(表中t′是水滴從水龍頭口到A板所用的時間,即水滴在空中運動的時間),請在圖中所示的坐標(biāo)紙上作出適當(dāng)?shù)膱D象,并利用圖象求出重力加速度g的值:g=________(要求兩位有效數(shù)字). 次數(shù) 高度h

12、/cm 空中運動時間t′/s 1 20.10 0.20 2 25.20 0.23 3 32.43 0.26 4 38.45 0.28 5 44.00 0.30 6 50.12 0.32 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時間,所以T=,由h=gT2得,g= (2)提示:認真描點作圖,求出斜率k=tanθ==g,可求出g,解得g=9.78m/s2 6.如圖所示是小球做自由落體運動時的頻閃照片,照片中相鄰小球的像是相隔同樣的時間(s)拍攝到的. (1)根據(jù)這張頻閃照片,判斷出做自由落體運動的小球是否

13、具有加速度.說明理由. (2)嘗試從這張頻閃照片出發(fā),推測出自由落體運動規(guī)律. 答案:(1)根據(jù)這張頻閃照片,我們可以判斷出做自由落體運動的小球具有加速度.因為在相同的時間間隔內(nèi),小球下落的距離并不相等,從照片上看,越往下,間隔越大,說明小球做的是加速運動. 用直尺可測量出圖中后邊四段的位移分別是0.9cm、1.2cm、1.5cm、1.8cm相鄰的相等時間內(nèi)的位移差為: 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 所以自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動

14、. 7.(福建泉州市09-10學(xué)年高一新課標(biāo)水平測試)比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡.如圖所示,已知斜塔第一層離地面的高度h1=6.8m,為了測量塔的總高度,在塔頂無初速度釋放一個小球,小球經(jīng)過第一層到達地面的時間t1=0.2s,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力. (1)求斜塔離地面的總高度h; (2)求小球從塔頂落到地面過程中的平均速度. 答案:(1)61.25m (2)17.5m/s 解析:(1)設(shè)小球到達第一層時的速度為v1,則有 h1=v1t1+gt,得 v1= 代入數(shù)據(jù)得v1=33m/s 塔頂離第一層的高度h2==54.45m 所以塔的總高度h=h1+h2=61.25m (2)小球從塔頂落到地面的總時間t==3.5s 平均速度==17.5m/s.

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