高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 專題2.6 伽利略對自由落體運(yùn)動的研究重點回眸學(xué)案 新人教版必修1.doc

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6．伽利略對自由落體運(yùn)動的研究 （一）重點知識回眸 1．從邏輯推理上否定了亞里士多德關(guān)于重的物體下落得快、輕的物體下落得慢的論斷． 2．提出了“自由落體運(yùn)動是一種最簡單的變速運(yùn)動——勻變速直線運(yùn)動”的假說． 3．伽利略采用了間接驗證的方法 ①運(yùn)用數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法得出初速度為零的勻變速直線運(yùn)動，h與t2成正比； ②讓小球從斜面上的不同位置滾下，觀測小球從不同起點滾動的位移h和所用時間平方t2是否滿足正比關(guān)系； ③增大斜面的傾角，并合理外推至傾角為90，(即物體自由下落)，h∝t2仍然成立，小球做勻變速運(yùn)動． 4．伽利略研究自然規(guī)律的科學(xué)方法——數(shù)學(xué)分析、邏輯推理、實驗方法． （二）精品同步練習(xí) 第Ⅰ部分 選擇題 一、選擇題：本題共8小題。將正確答案填寫在題干后面的括號里。 1． 17世紀(jì)意大利科學(xué)家伽利略在研究落體運(yùn)動的規(guī)律時，提出了著名的斜面實驗，其中應(yīng)用到的物理思想方法屬于(　　) A．等效替代　　　　　　B．實驗歸納 C．理想實驗 D．控制變量 【答案】C 2．伽利略在對自由落體運(yùn)動的研究過程中，開創(chuàng)了如下框圖所示的一套科學(xué)研究方法，其中方框2和4中的方法分別是(　　) A．實驗檢驗，數(shù)學(xué)推理 B．?dāng)?shù)學(xué)推理，實驗檢驗 C．提出假設(shè)，實驗檢驗 D．實驗檢驗，合理外推 【答案】C 【解析】這是依據(jù)思維程序排序的問題，這一套科學(xué)研究方法，要符合邏輯順序，即通過觀察現(xiàn)象，提出假設(shè)，根據(jù)假設(shè)進(jìn)行邏輯推理，然后對自己的邏輯推理進(jìn)行實驗驗證，緊接著要對實驗結(jié)論進(jìn)行修正推廣，故只有選項C正確。 3．如圖所示，在伽利略著名的斜面實驗中，讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下，通過實驗觀察和邏輯推理，能得到的正確結(jié)論是(　　) A．傾角一定時，小球在斜面上的位移與時間成正比 B．傾角一定時，小球在斜面上的速度與時間成正比 C．斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端時的速度與傾角無關(guān) D．斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端時的時間與傾角無關(guān) 【答案】B 4．伽利略對自由落體運(yùn)動的研究，是科學(xué)實驗和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示，可大致表示其實驗和思維的過程，對這一過程的分析，下列說法正確的是(　　) A．其中圖甲、乙是實驗現(xiàn)象，圖丁是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論 B．其中的圖丙、丁是實驗現(xiàn)象，圖甲、乙是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論 C．運(yùn)用圖丁的實驗，可“放大”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯 D．運(yùn)用圖甲的實驗，可“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯 【答案】AD 5．將一物體以某一初速度豎直上拋，圖中能正確表示物體在整個運(yùn)動過程中的速率v與時間t的關(guān)系的圖象是(　　) 【答案】B 【解析】不計空氣阻力時，豎直上拋的上升過程是勻減速直線運(yùn)動，下落過程是自由落體運(yùn)動。設(shè)初速度為v0，運(yùn)動時間為t，上升到最大高度的時間為t0，則上升過程速度與時間的關(guān)系式v=v0－gt圖線是向下的傾斜直線；下落過程速度與時間的關(guān)系式v=g（t－t0），圖線是不過原點向上的傾斜直線，選項B正確。 6．某物體以20 m/s的初速度豎直上拋，不計空氣阻力，g=10 m/s2，3 s內(nèi)物體的(　　) A．位移大小為15 m，方向向上 B．路程為20 m C．平均速度大小為10 m/s，方向向上 D．速度改變量的大小為30 m/s 【答案】AD 【解析】設(shè)向上為正方向，根據(jù)公式可得3 s內(nèi)物體的位移 =15 m，方向向上，選項A正確；物體上升的最大高度為 m=20 m，上升的時間為s=2 s，從最高點開始1 s內(nèi)下落的高度 m=5 m，所以3 s內(nèi)物體通過的路程為=25 m，選項B錯誤；平均速度 m/s=5 m/s，方向豎直向上，選項C錯誤；速度變化量為 m/s=－30 m/s，方向向下，故選項D正確。 7．小明玩顛乒乓球的游戲，設(shè)乒乓球彈起后做豎直上拋運(yùn)動，每次彈起的高度均為0.2 m（忽略空氣阻力、球與球拍的接觸時間，重力加速度取g=10 m/s2），則(　　) A．上升階段中，乒乓球加速度的方向豎直向上 B．乒乓球上升到最高點時，其加速度大小為零 C．乒乓球兩次彈起之間的時間間隔為0.2 s D．小明每分鐘最多顛球150次 【答案】D 8．從地面豎直上拋一物體A，同時在離地面某一高度處有一物體B做自由落體運(yùn)動，兩物體在空中同時到達(dá)同一高度時速度大小均為v，則下列說法正確的是(　　) A．A上拋的初速度與B落地時速度大小相等，都是2v B．兩物體在空中運(yùn)動的時間相等 C．A上升的最大高度與B開始下落時的高度相同 D．兩物體在空中同時到達(dá)同一高度處一定是B開始下落時高度的中點 【答案】AC 【解析】設(shè)兩物體從下落到相遇的時間為t，豎直上拋物體的初速度為v0，則由題意可得gt=v0－gt=v，解得v0=2v。根據(jù)豎直上拋運(yùn)動的對稱性可知，B自由落下到地面的速度為2v，在空中運(yùn)動時間為，A豎直上拋物體在空中運(yùn)動時間，故選項B錯誤，A正確；物體A能上升的最大高度，B開始下落的高度，顯然兩者相等，故選項C正確；兩物體在空中同時達(dá)到同一高度為 ，故選項D錯誤。 第Ⅱ部分非選擇題 二、非選擇題：本題4個小題。將符合題意的內(nèi)容填寫在題目中的橫線上，或按題目要求作答。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。 9．伽利略的自由落體實驗和加速度實驗均被選為最完美的實驗。在加速度實驗中，伽利略將光滑的直木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面滑下，并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，研究銅球的運(yùn)動路程與時間的關(guān)系。亞里士多德曾預(yù)言銅球的運(yùn)動速度是均勻不變的，伽利略卻證明銅球的運(yùn)動路程與時間的平方成正比。請將亞里士多德的預(yù)言和伽利略的結(jié)論分別用公式表示(其中路程用x，速度用v，加速度用a，時間用t表示)，亞里士多德的預(yù)言：________，伽利略的結(jié)論：________。 伽利略的兩個實驗之所以成功，主要原因是在自由落體的實驗中，忽略了空氣阻力，抓住了重力這一要素，在加速度實驗中，伽利略選用光滑直木板槽和銅球進(jìn)行實驗研究銅球運(yùn)動，是為了減少銅球運(yùn)動的______，同時抓住銅球受______這一要素。 【答案】x＝vt　x＝at2　阻力　重力 10．在空中某點做豎直上拋運(yùn)動的物體經(jīng)8 s落地，其v-t圖象如圖所示，最高點離地面高度是_________m，拋出點的高度是________m。 【答案】125；80 【解析】由v-t圖線可知，物體從空中某點上升了3 s到達(dá)最高點，然后下落5 s落地，則最高點離地面的高度為m=125 m；拋出點距最高點的距離 m=45 m，故拋出點的高度是125 m－45 m=80 m。 11．以v0=12 m∕s的初速度豎直向上拋出一質(zhì)量為0.5 kg的物體，取g=10 m/s2，不考慮空氣阻力，求小球上升的最大高度和回到拋出點的時間。 【答案】7.2 m 2.4 s 12．如圖所示，離地面足夠高處有一豎直的空管，質(zhì)量為2 kg，管長為24 m，M、N為空管的上、下兩端，空管受到豎直向上的拉力作用，由靜止開始豎直向下做加速運(yùn)動，加速度大小為a=2 m/s2，同時在M處一個可看成質(zhì)點的小球沿管的軸線以初速度豎直上拋，不計一切阻力，取g=10 m/s2，求： （1）若小球上拋的初速度大小為10 m/s，經(jīng)過多長時間從管的N端穿出？ （2）若此空管的N端距離地面64 m，欲使在空管到達(dá)地面時小球必須落到管內(nèi)，在其他條件不變的前提下，求小球的初速度大小的范圍。 【答案】（1）4 s （2）在29 m/s到32 m/s范圍內(nèi) 【解析】（1）以向下方向為正方向 設(shè)經(jīng)t時間，小球從N端穿出，小球下落的高度h1=－v0t+gt2 空管下落的高度h2=at2 則，h1－h(huán)2=L 聯(lián)立得：－v0t+gt2－at2=L 代入數(shù)據(jù)解得：t=4 s，t=－1.5 s（舍去）