衔接点06 伽利略对自由落体运动的研究-2025年初升高物理无忧衔接（上海专用）

衔接点06 伽利略对自由落体运动的研究 初中阶段 高中阶段 初中没有此内容 1．知道人类对落体运动研究的历史； 2．知道伽利略研究落体运动的基本方法和重要贡献。 初中物理 高中物理 异同点 无 伽利略对自由落体运动的研究 无 初中物理无此内容。 1．历史回顾：亚里士多德通过对大量的物体下落的观察，直接得出结论：物体越重，下落越快；所用的方法：观察+直觉。 2．逻辑的力量：否定亚里士多德的观点 3．猜想与假设 伽利略相信：a．自然界是简单的，自然界的规律也是简单的； b．落体运动一定是一种最简单的变速运动．它的速度应该是均匀变化的。 假设：v∝t，即v=kt 4．实验验证 困难：自由物体下落很快，时间难以精确测量。 解决办法：用斜面实验“冲淡重力”，进行外推。 伽利略用铜球从阻力很小的斜面的不同位置由静止下落，铜球运动速度较小，所以时间比较容易测出。 实验结果表明，光滑斜面倾角不变时，从不同位置让小球滚下，小球的位置与时间的平方比不变，即 ，换用不同质量的小球，不同倾角的斜面，重复实验，结论不变。即下落位移相同情况下，时间不变，与物体重力无关； ，即速度随时间均匀增加，验证了v=kt的设想。 5．合理外推（外推法） 如果斜面倾角增大到90°，即自由落体，所有物体下落时的加速度都是一样的！ 伽利略成功验证了自己的猜想，得到了自由落体运动的规律。 6．伽利略科学方法 伽利略科学思想方法的核心：把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来。 7．比萨斜塔实验：物体下落速度的原因 伽利略从比萨斜塔上同时释放两个重量不同的铅球，同时落地，从而验证：轻重物体下落一样快。 但生活中石块比羽毛下落快也是事实，是因为空气对石块和羽毛的阻力不一样。 真空管实验和宇航员在月球表面实验都证实了在真空中没有空气阻力，金属小球和羽毛下落一样快。 1．17世纪，意大利物理学家伽利略根据斜面实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，你认为下列说法正确的是（　　） ①该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论 ②该实验为牛顿第一定律的提出提供了有利的实验证据 ③该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的 ④该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律 A．只有①③ B．只有②④ C．只有③④ D．只有②③ 2．伽利略的科学思想方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，他为现代物理学开启了一扇大门。下述为伽利略理想实验的设想步骤： ①两个斜面平滑对接，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； ②如果没有空气阻力和摩擦，小球将滚上另一个斜面到达同样的高度； ③减小第二个斜面的倾角，小球将会在另一个斜面上通过更长的路程； ④将第二个斜面平移到很远的地方，小球最终仍然能到达原来的高度； ⑤使第二个斜面的倾角变为0，它将成为一个水平面，小球再也不能达到原来的高度。 在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是（　　） A．①④是事实，②③⑤是推论 B．①③⑤是事实，②④是推论 C．②③是事实，①④⑤是推论 D．②④⑤是事实，①③是推论 3．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理和谐结合的重要科学研究方法。图a、图b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，下列相关说法正确的是（　　） A．图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速直线运动 B．图a中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 C．图b中斜面倾角减小到零时，小球一定会一直运动下去 D．图b的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 4．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究中，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图中甲、乙分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，下面说法中正确的是（　　） A．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出自由落体运动的规律 B．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出力是改变物体运动状态的原因 C．伽利略使用图乙斜面进行实验，得出自由落体运动的规律 D．伽利略使用图乙斜面进行实验，用实验事实直接得出物体运动不需要力来维持 5．据物理学史记载，伽利略为验证“重的物体与轻的物体应该下落得同样快”的结论，开创性地设计了铜球沿斜面滚下的实验。实验数据和理论分析表明了铜球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，最后，伽利略将实验结果做了合理的外推。所谓“外推”是指下列叙述中的（　　） A．铜球沿斜面运动速度的变化相对时间来说是均匀的 B．不断增大斜面倾角，铜球的加速度随倾角的增大而变大 C．若斜面倾角一定，让不同质量的铜球从不同的高度开始滚动，所有铜球的加速度也相同 D．若斜面倾角增大到90°，铜球仍会做匀加速运动，且所有物体下落的加速度应相同 6．伽利略在研究自由落体运动时，通过逻辑推理首先指出亚里士多德对落体认识的问题，并用实验证实了自己的结论。下面关于伽利略研究自由落体的说法正确的是（　　） A．伽利略研究了小球从比萨斜塔上落下的运动规律 B．伽利略认为自由落体的运动规律与物体的质量有关 C．伽利略认为速度的变化对位移来说是均匀的 D．伽利略利用斜面来“冲淡”重力，测出物体在斜面上运动的加速度 7．伽利略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．发现静止释放的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90°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．伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律时为了便于测量时间 B．伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律时为了便于测量加速度 C．静止释放的铜球运动的速度与位移成正比 D．静止释放的铜球运动的速度与时间的平方成正比 8．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有（　　） A．力不是维持物体运动的原因 B．物体之间普遍存在相互吸引力 C．即使忽略空气阻力，重物比轻物下落得快 D．物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反 9．伽利略在研究力和运动的关系的时候，采用两个平滑对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，小球又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐减小直至为零，如图所示。关于这个理想斜面实验，下列说法正确的是（　　） A．如果没有摩擦，小球运动过程中机械能守恒 B．如果没有摩擦，小球将在另一斜面上运动相同的路程 C．如果没有摩擦，小球运动到另一斜面上最高点的高度与释放时的高度不同 D．如果没有摩擦，小球运动到水平面时的机械能小于释放时的机械能 10．伽利略利用双斜面实验研究力与运动的关系时，运用的物理学研究方法是（　　） A．经验观察法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想实验法 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 衔接点06 伽利略对自由落体运动的研究 初中阶段 高中阶段 初中没有此内容 1．知道人类对落体运动研究的历史； 2．知道伽利略研究落体运动的基本方法和重要贡献。 初中物理 高中物理 异同点 无 伽利略对自由落体运动的研究 无 初中物理无此内容。 1．历史回顾：亚里士多德通过对大量的物体下落的观察，直接得出结论：物体越重，下落越快；所用的方法：观察+直觉。 2．逻辑的力量：否定亚里士多德的观点 3．猜想与假设 伽利略相信：a．自然界是简单的，自然界的规律也是简单的； b．落体运动一定是一种最简单的变速运动．它的速度应该是均匀变化的。 假设：v∝t，即v=kt 4．实验验证 困难：自由物体下落很快，时间难以精确测量。 解决办法：用斜面实验“冲淡重力”，进行外推。 伽利略用铜球从阻力很小的斜面的不同位置由静止下落，铜球运动速度较小，所以时间比较容易测出。 实验结果表明，光滑斜面倾角不变时，从不同位置让小球滚下，小球的位置与时间的平方比不变，即 ，换用不同质量的小球，不同倾角的斜面，重复实验，结论不变。即下落位移相同情况下，时间不变，与物体重力无关； ，即速度随时间均匀增加，验证了v=kt的设想。 5．合理外推（外推法） 如果斜面倾角增大到90°，即自由落体，所有物体下落时的加速度都是一样的！ 伽利略成功验证了自己的猜想，得到了自由落体运动的规律。 6．伽利略科学方法 伽利略科学思想方法的核心：把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来。 7．比萨斜塔实验：物体下落速度的原因 伽利略从比萨斜塔上同时释放两个重量不同的铅球，同时落地，从而验证：轻重物体下落一样快。 但生活中石块比羽毛下落快也是事实，是因为空气对石块和羽毛的阻力不一样。 真空管实验和宇航员在月球表面实验都证实了在真空中没有空气阻力，金属小球和羽毛下落一样快。 1．17世纪，意大利物理学家伽利略根据斜面实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，你认为下列说法正确的是（　　） ①该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论 ②该实验为牛顿第一定律的提出提供了有利的实验证据 ③该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的 ④该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律 A．只有①③ B．只有②④ C．只有③④ D．只有②③ 【答案】B 【解析】伽利略由该实验推翻了亚里士多德的观点，认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动状态的原因，①错误；牛顿总结了前人的经验，指出了物体运动与力的关系，即牛顿第一定律，所以该实验为牛顿第一定律的提出提供了有利的实验证据，②正确；伽利略的理想斜面实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，合理外推，得出的结论，④正确，③错误。故B正确，ACD错误。故选B。 2．伽利略的科学思想方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，他为现代物理学开启了一扇大门。下述为伽利略理想实验的设想步骤： ①两个斜面平滑对接，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； ②如果没有空气阻力和摩擦，小球将滚上另一个斜面到达同样的高度； ③减小第二个斜面的倾角，小球将会在另一个斜面上通过更长的路程； ④将第二个斜面平移到很远的地方，小球最终仍然能到达原来的高度； ⑤使第二个斜面的倾角变为0，它将成为一个水平面，小球再也不能达到原来的高度。 在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论。下列关于事实和推论的分类正确的是（　　） A．①④是事实，②③⑤是推论 B．①③⑤是事实，②④是推论 C．②③是事实，①④⑤是推论 D．②④⑤是事实，①③是推论 【答案】B 【解析】伽利略理想实验中，实验步骤①③⑤是可靠的实验事实基础。由于现实生活中，小球在斜面上滚动时不可能不受摩擦力的作用，所以实验步骤②④都是对实验现象的合理推理，故B正确，ACD错误。故选B。 3．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究，开创了科学实验和逻辑推理和谐结合的重要科学研究方法。图a、图b分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，下列相关说法正确的是（　　） A．图a通过对自由落体运动的研究，合理外推得出小球在斜面上做匀变速直线运动 B．图a中先在倾角较小的斜面上进行实验，可“冲淡”重力，使时间测量更容易 C．图b中斜面倾角减小到零时，小球一定会一直运动下去 D．图b的实验为“理想实验”，通过逻辑推理得出物体的运动需要力来维持 【答案】B 【解析】伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力得作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，故A错误，B正确；图b中斜面倾角减小到零时，由于摩擦力的存在，小球最终会停止运动，故C错误；伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，故D错误。故选B。 4．伽利略对“自由落体运动”和“运动和力的关系”的研究中，开创了科学实验和逻辑推理相结合的重要科学研究方法。图中甲、乙分别表示这两项研究中实验和逻辑推理的过程，下面说法中正确的是（　　） A．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出自由落体运动的规律 B．伽利略使用图甲斜面进行实验，得出力是改变物体运动状态的原因 C．伽利略使用图乙斜面进行实验，得出自由落体运动的规律 D．伽利略使用图乙斜面进行实验，用实验事实直接得出物体运动不需要力来维持 【答案】A 【解析】分析图甲可知，伽利略设想物体下落的速度与时间成正比，因为当时无法测量物体的瞬时速度，所以伽利略通过数学推导证明：如果速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比；由于当时用滴水法计算，无法记录自由落体的较短时间，伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力得作用效果，而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多，所用时间长的多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推，得到了自由落体运动的规律，故A正确，B错误；分析图乙可知，伽利略用抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法得到物体的运动不需要力来维持，故CD错误。故选A。 5．据物理学史记载，伽利略为验证“重的物体与轻的物体应该下落得同样快”的结论，开创性地设计了铜球沿斜面滚下的实验。实验数据和理论分析表明了铜球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，最后，伽利略将实验结果做了合理的外推。所谓“外推”是指下列叙述中的（　　） A．铜球沿斜面运动速度的变化相对时间来说是均匀的 B．不断增大斜面倾角，铜球的加速度随倾角的增大而变大 C．若斜面倾角一定，让不同质量的铜球从不同的高度开始滚动，所有铜球的加速度也相同 D．若斜面倾角增大到90°，铜球仍会做匀加速运动，且所有物体下落的加速度应相同 【答案】D 【解析】伽利略对实验的结果分析发现，随着斜面的倾角逐渐增大，小球沿斜面运动的加速度将增大；斜面的倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动，当斜面的倾角增大到90°，小球沿斜面滚下的运动就是自由落体运动，斜面上的小球都做匀加速直线运动，则自由落体运动也是匀加速直线运动，而且所有物体的自由落体运动都是加速度相等的匀加速直线运动，A、B、C均是实验所得，并非外推所得，只有D项受当时条件限制不能直接验证，故ABC错误，D正确。故选D。 6．伽利略在研究自由落体运动时，通过逻辑推理首先指出亚里士多德对落体认识的问题，并用实验证实了自己的结论。下面关于伽利略研究自由落体的说法正确的是（　　） A．伽利略研究了小球从比萨斜塔上落下的运动规律 B．伽利略认为自由落体的运动规律与物体的质量有关 C．伽利略认为速度的变化对位移来说是均匀的 D．伽利略利用斜面来“冲淡”重力，测出物体在斜面上运动的加速度 【答案】D 【解析】伽利略根据亚里士多德的论断，假定大的石块下落速度为8，小石块下落速度为4，把它们捆在一起，大石块会被小石块拖着而减慢，所以速度会小于8，但两石块捆在一起会更重，下落速度应当大于8，这样得出了相互矛盾的结论，伽利略认为，重物体与轻的物体下落一样快，与质量无关；所以运用归谬推理否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的错误论断，故AB错误；伽利略提出“自由落体”是一种最简单的直线运动﹣﹣﹣匀加速直线运动，物体的加速度不变，故C错误。伽利略利用斜面来“冲淡”重力，伽利略通过斜面实验来证明速度与时间成正比的猜想是正确的，并进行了合理外推：当倾角为90°时，运动变为自由落体，其性质不变，而且所有物体下落的加速度都是一样的，故D正确。故选D。 7．伽利略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．发现静止释放的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90°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．伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律时为了便于测量时间 B．伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律时为了便于测量加速度 C．静止释放的铜球运动的速度与位移成正比 D．静止释放的铜球运动的速度与时间的平方成正比 【答案】A 【解析】物体做自由落体运动的时间很短，不易测量，当时伽利略利用斜面做实验，主要是考虑到实验时便于测量小球运动的时间，在当时的情况下，还没有出现加速度的概念，伽利略在实验中没有测量加速度，故A正确，B错误；铜球在较小倾角斜面上的运动情况，发现铜球做的是匀变速直线运动，则由静止释放的铜球运动的速度与时间成正比，与位移不是成正比，故CD错误。故选A。 8．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有（　　） A．力不是维持物体运动的原因 B．物体之间普遍存在相互吸引力 C．即使忽略空气阻力，重物比轻物下落得快 D．物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反 【答案】A 【解析】伽利略根据理想斜面实验，发现了力不是维持物体运动的原因，故A正确；伽利略没有发现物体之间普遍存在相互吸引力的规律，是牛顿发现了该规律，故B错误；伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合的方法，发现了忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快的规律，故C错误；伽利略没有发现物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反的规律，是牛顿发现了该规律，故D错误。故选A。 9．伽利略在研究力和运动的关系的时候，采用两个平滑对接的斜面，一个斜面固定，让小球从斜面上滚下，小球又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面倾角逐渐减小直至为零，如图所示。关于这个理想斜面实验，下列说法正确的是（　　） A．如果没有摩擦，小球运动过程中机械能守恒 B．如果没有摩擦，小球将在另一斜面上运动相同的路程 C．如果没有摩擦，小球运动到另一斜面上最高点的高度与释放时的高度不同 D．如果没有摩擦，小球运动到水平面时的机械能小于释放时的机械能 【答案】A 【解析】如果没有摩擦，小球运动过程只有重力做功，故机械能守恒，故A正确、D错误；根据小球运动过程机械能守恒，小球在另一斜面上会运动到与释放位置等高处，故C错误，斜面倾角不同，故运动路程不一定相同，故B错误。故选A。 10．伽利略利用双斜面实验研究力与运动的关系时，运用的物理学研究方法是（　　） A．经验观察法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想实验法 【答案】D 【解析】将两个斜面对接起来，当小球从一个斜面滚下，会滚上第二斜面，如果摩擦力越小，在第二斜面上滚上的高度越大，设想没有摩擦力，小球会达到相等的高度，将第二斜面放平，小球将永远运动下去．这里伽利略应用的物理思想方法属于理想实验，故D正确，ABC错误。故选D。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$