2.1 伽利略对落体运动的研究（分层作业）物理沪科版必修第一册

**基本信息** 聚焦伽利略落体运动研究，通过基础辨析-方法巩固-综合应用三层设计，强化物理观念与科学思维，适配新授课知识内化需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|核心概念与史实|5道单选，考查亚里士多德观点、伽利略猜想及实验验证，夯实运动观念| |巩固层|实验方法与科学术语|2道填空，聚焦斜面实验设计、外推法，培养科学探究能力| |提升层|综合应用与跨知联系|3道多选/综合题，结合v-t图像、加速度概念，深化科学推理与论证|

2.1 伽利略对落体运动的研究（解析版） 目录 1 一、伽利略对落体运动的研究 1 4 一、伽利略对落体运动的研究 1．关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中不正确的是（　　） A．在同一地点，重的物体和轻的物体应该下落得一样快 B．伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C．•伽利略通过数学推演并用小球在斜面上运动的实验验证了位移与时间的平方成正比 D．伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来 2．伽利略对自由落体运动的研究，采用了实验和逻辑思维相结合的科学方法，如图大致反映了这一研究过程，下列说法不符合史实的是（　　） A．古希腊学者亚里士多德认为物体越重，下落越快 B．伽利略利用斜面做实验，解决了时间难以测量的困难 C．丁图是实验现象，甲图是经过合理的逻辑推理得到的结论 D．伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，开创了研究自然规律的科学方法 3．如图所示为伽利略研究自由落体运动规律时设计的斜面实验，他让铜球沿阻力很小的斜面从静止滚下，利用滴水计时记录铜球运动的时间。下列叙述不正确的是（　　） A．伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 B．伽利略采用了“斜面实验”，“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量 C．若斜面长度一定，铜球从顶端滚动到底端所需时间随倾角的增大而减小 D．若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比 4．伽利略为了研究自由落体运动的规律，利用斜面做了上百次实验，是科学实验和逻辑思维的完美结合。如图可以大致展示该实验：伽利略设计了不同倾斜角度且阻力很小的斜面（视为光滑），让小球从不同倾斜角度的斜面上不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动到斜面底端的位移s以及所用的时间t。则下列说法正确的是（　　） A．伽利略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．伽利略发现物体通过的位移大小与所用的时间成正比 C．保持斜面倾角不变，对从不同位置滚下的小球，比值有较大差异 D．保持斜面倾角不变，对不同质量的小球，比值几乎没有差异 5．伽利略为了研究自由落体的规律，采用“冲淡”重力的方法，将落体实验转化为沿斜面运动的实验。伽利略测量了铜球在较小倾角斜面上运动的位移和时间，发现位移与时间的平方成正比：增大斜面倾角，该规律仍然成立。于是，他外推到倾角为90°的情况得出结论。关于伽利略的研究下列说法正确的是（　　） A．“冲淡”重力是指使铜球的重力变小了 B．伽利略让铜球沿着阻力较小的斜面滚下，直接测出了铜球速度随时间的变化规律 C．伽利略对倾角为90°的情况进行了测量后得出结论 D．铜球位移与时间的平方成正比说明它做匀加速直线运动 6．伽利略通过 　 　 实验（选填“斜面”或“斜面理想”），得出物体的运动不需要力来维持。牛顿在此基础上提出，力的作用是改变物体的 　 　 。 7．　 　 实验是以可靠的事实为根据，突出主要因素，忽略次要因素，通过抽象思维，把实验结论合理 　 　 到实验条件无法达到的范围，从而得出结论，深刻揭示自然规律的科学方法。 8．（多选）伽利略从“自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段”的信念出发，通过猜想、推导，然后通过斜面实验并合理外推，得出正确的落体运动规律。下列关于伽利略的斜面实验说法正确的是（　　） A．由于落体运动的时间“太短”伽利略无法直接测量，他通过利用斜面实验冲淡重力作用，将运动时间延长 B．伽利略对自由落体运动研究的过程主要是：提出问题—做出猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 C．伽利略通过斜面实验直接验证了自由落体运动中物体速度与时间成正比的猜想 D．伽利略对斜面倾角为90°的情况进行了测量并得出结论 9．判断下列关于伽利略对落体运动研究的说法是否正确，说明理由。 说法 判断 说明理由或举例 伽利略通过落体运动的实验证明自由落体运动的速度随时间均匀变化 　错误　 　见解析　 伽利略通过测量小球沿斜面运动的位移和时间，发现小球的速度随时间均匀变化 　正确　 　见解析　 10．伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。 （1）伽利略是第一个提出并研究加速度概念的科学家。 ①关于加速度的说法正确的是 　 　 。 A.速度大的运动，加速度也大 B.速度变化量越大，加速度也越大 C.速度为零时，加速度可能不为零 D.速度变化率很大，加速度可能很小 ②如图1是某一质点沿直线运动的v﹣t图像，则下列时刻质点的加速度为零的是 　 　 。 A.0s B.1s C.2s D.4s ③一个物体由静止开始做直线运动，其加速度随时间变化的图像如图2所示，物体 　 　 s时速度为零，在0到6s内的位移为 　 　 m。 （2）伽利略在研究自由落体运动时（图3），他让小球沿倾角为θ的光滑斜面滑下，然后改变倾角θ分别进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。 ①这一过程体现的物理思想方法是 　 　 。 A.控制变量法 B.理想实验法 C.理想模型法 D.等效替代法 ②对这一过程的分析，下列说法中不正确的是 　 　 。 A.采用图甲的斜面实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量 B.让不同质量的球沿相同斜面下滑，可证实小球均做加速度相同的匀变速直线运动 C.伽利略通过实验直接测量了物体自由下落的位移与时间的二次方的关系 D.图甲是实验现象，图丁的情景是经过合理的外推得到的结论 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.1 伽利略对落体运动的研究（解析版） 目录 1 一、伽利略对落体运动的研究 1 4 一、伽利略对落体运动的研究 1．关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中不正确的是（　　） A．在同一地点，重的物体和轻的物体应该下落得一样快 B．伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C．•伽利略通过数学推演并用小球在斜面上运动的实验验证了位移与时间的平方成正比 D．伽利略思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来 【答案】B 【详解】解：A.忽略空气阻力时，二者都是只受重力，加速度都是重力加速度，由匀变速直线运动规律可知，从同一位置下落，下落到相同位置时一样快，故A正确； BC.由于自由落体运动加速度较大，测量误差大，所以伽利略为“冲淡”重力，用斜坡和铜球做的实验，得到位移与时间的平方成正比，斜坡倾角一定时铜球加速度不变，然后推理得到自由落体运动是匀加速直线运动，故B错误，C正确； D.在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验来冲淡重力影响使得时间更容易测量，最后逻辑推理证明了自由落体的运动规律，故D正确。 题目让选不正确的，故选：B。 2．伽利略对自由落体运动的研究，采用了实验和逻辑思维相结合的科学方法，如图大致反映了这一研究过程，下列说法不符合史实的是（　　） A．古希腊学者亚里士多德认为物体越重，下落越快 B．伽利略利用斜面做实验，解决了时间难以测量的困难 C．丁图是实验现象，甲图是经过合理的逻辑推理得到的结论 D．伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，开创了研究自然规律的科学方法 【答案】C 【详解】解：A、古希腊学者亚里士多德认为物体越重，下落越快，故A正确； B、因为伽利略时代靠滴水计时，无法直接测量物体自由下落的时间，为了使物体运动速度慢一点，让其在斜面上运动，容易测量研究，即伽利略采用了斜面实验，“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量，故B正确； C、丁图是经过合理的逻辑推理得到的结论，甲图是实验现象，故C错误； D、伽利略把实验和逻辑推理和谐地结合起来，开创了研究自然规律的科学方法，故D正确。 本题选不符合史实的，故选：C。 3．如图所示为伽利略研究自由落体运动规律时设计的斜面实验，他让铜球沿阻力很小的斜面从静止滚下，利用滴水计时记录铜球运动的时间。下列叙述不正确的是（　　） A．伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 B．伽利略采用了“斜面实验”，“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量 C．若斜面长度一定，铜球从顶端滚动到底端所需时间随倾角的增大而减小 D．若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比 【答案】A 【详解】解：A.伽利略测定了铜球运动的位移与时间，进而得出了位移x与t平方的成正比，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化，小球是否做匀变速运动，并没有直接证实自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，故A错误； B.在伽利略时代，没有先进的计时仪器，因此伽利略让小球从斜面上滚下来用来“冲淡”重力，铜球在斜面上运动的加速度比自由落体下落的加速度小，所用时间长得多，时间容易测量，故B正确； C.若斜面长度一定，铜球从顶端滚动到底端所需时间随倾角的增大而减小，故C正确； D.他得到的结论是，若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间的平方成正比，故D正确。 本题选错误的，故选：A。 4．伽利略为了研究自由落体运动的规律，利用斜面做了上百次实验，是科学实验和逻辑思维的完美结合。如图可以大致展示该实验：伽利略设计了不同倾斜角度且阻力很小的斜面（视为光滑），让小球从不同倾斜角度的斜面上不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动到斜面底端的位移s以及所用的时间t。则下列说法正确的是（　　） A．伽利略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．伽利略发现物体通过的位移大小与所用的时间成正比 C．保持斜面倾角不变，对从不同位置滚下的小球，比值有较大差异 D．保持斜面倾角不变，对不同质量的小球，比值几乎没有差异 【答案】D 【详解】解：A．伽利略通过斜面上小球运动的研究，合理外推得出自由落体运动也是匀变速直线运动，故A错误； B．伽利略发现物体通过的位移大小与所用的时间的平方成正比，这也符合我们学习的匀变速直线运动的位移与时间关系公式，故B错误； CD．保持斜面倾角不变，对不同质量的小球，比值 几乎没有差异，结合匀变速直线运动位移—时间关系可知比值 大小应为运动的加速度的一半，故C错误，D正确。 故选：D。 5．伽利略为了研究自由落体的规律，采用“冲淡”重力的方法，将落体实验转化为沿斜面运动的实验。伽利略测量了铜球在较小倾角斜面上运动的位移和时间，发现位移与时间的平方成正比：增大斜面倾角，该规律仍然成立。于是，他外推到倾角为90°的情况得出结论。关于伽利略的研究下列说法正确的是（　　） A．“冲淡”重力是指使铜球的重力变小了 B．伽利略让铜球沿着阻力较小的斜面滚下，直接测出了铜球速度随时间的变化规律 C．伽利略对倾角为90°的情况进行了测量后得出结论 D．铜球位移与时间的平方成正比说明它做匀加速直线运动 【答案】D 【详解】解：A．伽利略通“斜面实验”来研究落体运动规律可“冲淡”重力的作用，便于测量小球运动的时间，冲淡”重力是指铜球的加速度变小了，故A错误； B．伽利略的时代还不能准确测量物体的瞬时速度，也就无法测出铜球速度随时间的变化规律，故B错误； C．伽利略对倾角为90˚的情况进行了合理外推，得出自由落体运动为匀加速的直线运动，故C错误； D．铜球位移与时间的平方成正比说明它做匀加速直线运动，故D正确。 故选：D。 6．伽利略通过 　 　 实验（选填“斜面”或“斜面理想”），得出物体的运动不需要力来维持。牛顿在此基础上提出，力的作用是改变物体的 　 　 。 【答案】斜面理想；运动状态。 【详解】解：伽利略通过斜面理想实验，得出物体的运动不需要力来维持； 牛顿在此基础上提出，力的作用是改变物体的运动状态。 7．　 　 实验是以可靠的事实为根据，突出主要因素，忽略次要因素，通过抽象思维，把实验结论合理 　 　 到实验条件无法达到的范围，从而得出结论，深刻揭示自然规律的科学方法。 【答案】伽利略理想斜面；外推。 【详解】解：伽利略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，通过抽象思维，把实验结论合理外推到实验条件无法达到的范围，从而得出结论，深刻揭示自然规律的科学方法。 8．（多选）伽利略从“自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段”的信念出发，通过猜想、推导，然后通过斜面实验并合理外推，得出正确的落体运动规律。下列关于伽利略的斜面实验说法正确的是（　　） A．由于落体运动的时间“太短”伽利略无法直接测量，他通过利用斜面实验冲淡重力作用，将运动时间延长 B．伽利略对自由落体运动研究的过程主要是：提出问题—做出猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 C．伽利略通过斜面实验直接验证了自由落体运动中物体速度与时间成正比的猜想 D．伽利略对斜面倾角为90°的情况进行了测量并得出结论 【答案】AB 【详解】解：A．由于自由落体运动的时间“太短”伽利略无法直接测量，他通过利用斜面实验冲淡重力作用，将运动时间延长，故A正确； B．伽利略对自由落体运动研究的过程主要是：提出问题—做出猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论，故B正确； C．由于当时条件有限，不能直接准确的测量速度，所以伽利略猜想若物体速度与时间成正比，则物体的位移时间的平方成正比，所以伽利略是通过斜面实验间接验证了自由落体运动中物体速度与时间成正比的猜想，故C错误； D．伽利略是不断增大斜面倾角，通过实验规律，合理外推斜面倾角为90°的情况从而得出结论，故D错误。 故选：AB。 9．判断下列关于伽利略对落体运动研究的说法是否正确，说明理由。 说法 判断 说明理由或举例 伽利略通过落体运动的实验证明自由落体运动的速度随时间均匀变化 　错误　 　见解析　 伽利略通过测量小球沿斜面运动的位移和时间，发现小球的速度随时间均匀变化 　正确　 　见解析　 【答案】错误；见解析；正确；见解析。 【详解】解：错误，伽利略通过落体运动的实验合理的外推说明自由落体运动的速度随时间均匀变化，伽利略没有证明。 正确，伽利略通过测量小球沿斜面运动的位移和时间，发现小球的速度随时间均匀变化，根据初速度为零匀变速运动公式可知 x∝t2⇒v∝t 10．伽利略是伟大的意大利物理学家，他开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。 （1）伽利略是第一个提出并研究加速度概念的科学家。 ①关于加速度的说法正确的是 　 　 。 A.速度大的运动，加速度也大 B.速度变化量越大，加速度也越大 C.速度为零时，加速度可能不为零 D.速度变化率很大，加速度可能很小 ②如图1是某一质点沿直线运动的v﹣t图像，则下列时刻质点的加速度为零的是 　 　 。 A.0s B.1s C.2s D.4s ③一个物体由静止开始做直线运动，其加速度随时间变化的图像如图2所示，物体 　 　 s时速度为零，在0到6s内的位移为 　 　 m。 （2）伽利略在研究自由落体运动时（图3），他让小球沿倾角为θ的光滑斜面滑下，然后改变倾角θ分别进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。 ①这一过程体现的物理思想方法是 　 　 。 A.控制变量法 B.理想实验法 C.理想模型法 D.等效替代法 ②对这一过程的分析，下列说法中不正确的是 　 　 。 A.采用图甲的斜面实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量 B.让不同质量的球沿相同斜面下滑，可证实小球均做加速度相同的匀变速直线运动 C.伽利略通过实验直接测量了物体自由下落的位移与时间的二次方的关系 D.图甲是实验现象，图丁的情景是经过合理的外推得到的结论 【答案】（1）①C；②D；③5，7；（2）①B；②C。 【详解】解：（1）①A、加速度是描述速度变化快慢的物理量，与速度大小没有任何必然的联系，速度大的的物体加速度可能为零，比如高速匀速飞行的飞机，加速度为零，故A错误； B、加速度的定义式为，速度变化量大的物体如果发生这一变化所用时间比较长，加速度就很小，故B错误； C、物体的速度为零时，加速度不一定为零，比如竖直上抛的物体在最高点时，速度为零，加速度不为零，故C正确； D、加速度等于速度变化率，所以如果速度变化率很大，则加速度就一定很大，故D错误； 故选：C。 ②v﹣t图像的斜率表示物体的加速度，则在3s以后物体的斜率为零，故D正确，ABC错误。 故选：D。 ③根据图②可知，物体在0﹣1s以加速度a1＝2m/s2做匀加速运动，则物体在t1＝1s时的速度为v＝a1t1＝2×1m/s＝2m/s，在这1s内前进的距离为，物体在1s﹣3s内做匀速直线运动，在这段时间内物体前进的距离为x2＝vt2＝2×2m＝4m，物体在3s﹣6s内以加速度a2＝﹣1m/s2做匀减速运动，根据速度—时间图像可知，经过时间速度为零，则有，所以物体速度为零的时刻为5s时，物体减速运动的距离为，则在0到6s内的位移为x＝x1+x2+x3＝1m+4m+2m＝7m （2）①伽利略在研究自由落体运动时（图3），他让小球沿倾角为θ的光滑斜面滑下，然后改变倾角θ分别进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。因为在实际生活中没有光滑的斜面，所以这个过程体现的思想是理想实验法，故B正确，ACD错误。 故选：B。 ②A、因为小球下落的速度较大，所用时间较短，当时时间的测量仪器不容易测量出小球的运动时间，所以采用图甲的斜面实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量，故A正确； B、让不同质量的球沿相同斜面下滑，可证实小球均做加速度相同的匀变速直线运动，加速度大小与小球的质量无关，故B正确； C、伽利略通过合理外推得到了物体自由下落的位移与时间的二次方的关系，并没有直接用数据计算证明，故C错误； D、图甲是实验现象，图丁的情景是经过合理的外推得到的小球在竖直方向做自由落体运动的结论，故D正确。 本题是选错误的 故选：C。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $