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第18天 伽利略對自由落體運動的研究 考綱要求：Ⅰ 難易程度：★★☆☆☆ 伽利略學科思想方法的核心是 A．邏輯推理和實驗驗證相結(jié)合 B．猜想和假設相結(jié)合 C．理想模型 D．實驗驗證 【參考答案】A 【試題解析】伽利略斜面實驗的卓越之處不是實驗本身，而是實驗所使用的獨特的方法：在實驗的基礎上，進行理想化推理。伽利略思想方法的核心是把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學推演）結(jié)合起來，選A。 【知識補給】 伽利略對自由落體運動的研究 1．質(zhì)疑：對亞里士多德提出的落體規(guī)律（重物體下落得快、輕物體下落得慢）的懷疑。 2．歸謬：在重物體和輕物體間系線。重物體和輕物體作為整體更重，應該下落得更快；重物體比輕物體下落得快，則輕物體與重物體相互拖拉，使整體下落的速度比重物體慢，比輕物體快。兩者產(chǎn)生矛盾。 3．猜想：重物體與輕物體下落得一樣快，自由落體運動與質(zhì)量無關，是勻變速直線運動。 4．數(shù)學推理：初速度為零的勻變速直線運動中位移與時間的關系為x∝t2 5．實驗驗證：由于當時測量極短時間非常困難，伽利略采用了間接驗證的方法，即斜面實驗。 （1）當斜面傾角一定時，判斷x∝t2是否成立； （2）改變小球的質(zhì)量，判斷x∝t2是否成立； （3）增大斜面的傾角，隨之增大，說明小球的加速度增大。 6．合理外推：斜面傾角為90時，小球?qū)⒆鲎杂陕潴w運動，則自由落體運動就是勻變速直線運動。 在物理學發(fā)展的過程中，某位科學家開創(chuàng)了以實驗檢驗猜想和假設的科學方法，并用這種方法研究了落體運動的規(guī)律，這位科學家是 A．焦耳 B．伽利略 C．牛頓 D．安培 關于伽利略對自由落體運動的研究，以下說法正確的是 A．伽利略認為在同一地點，重的物體和輕的物體下落快慢不同 B．伽利略猜想運動速度與下落時間成正比，并直接用實驗進行了驗證 C．伽利略通過數(shù)學推演并用小球在斜面上運動驗證了位移與時間的平方成正比 D．伽利略用小球在斜面上運動驗證了運動速度與位移成正比 伽利略是意大利偉大的科學家，他奠定了現(xiàn)代科學的基礎，他的思想方法的核心是把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學推演）和諧的結(jié)合起來，根據(jù)此種方法伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有 A．質(zhì)量是物體慣性大小的量度 B．慣性定律 C．自由落體運動是一種勻變速運動 D．重的物體比輕的物體下落的快 伽利略曾說過：“科學是在不斷改變思維角度的探索中前進的”。他在著名的斜面實驗中，讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實驗觀察和邏輯推理，得到的正確結(jié)論有 A．傾角一定時，小球在斜面上的速度與時間成正比 B．傾角一定時，小球在斜面上的位移與時間成正比 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 D．斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端所需的時間與傾角無關 伽利略在研究自由落體運動時，設計了如圖所示的斜面實驗。他在這個實驗中采用過的方法有 ①測出相同長度的斜面在不同傾角時，物體落到斜面底端的速度v和所用時間t，比較v/t的比值大小 ②用打點計時器打出紙帶進行數(shù)據(jù)分析 ③改變斜面傾角，比較各種傾角得到的x/t2的比值大小 ④將斜面實驗的結(jié)果合理“外推”，說明自由落體運動是特殊的勻變速直線運動 A．①②③④ B．①③④ C．①④ D．③④ 伽利略在1604年的斜面實驗中曾經(jīng)記錄了物體沿斜面下滑時，下滑時間（表中第二列）與下滑距離（表中第三列）的數(shù)據(jù)如下表所示，表中第一列數(shù)據(jù)是伽利略分析實驗數(shù)據(jù)時添加的。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，伽利略可以得出的結(jié)論是 A．沒有外力時物體將做直線運動 B．物體的慣性可以用質(zhì)量來量度 C．物體下滑的加速度越來越大 D．物體下滑的距離與時間的平方成正比 伽利略通過著名的“斜面實驗”的研究，進而得出了自由落體運動的規(guī)律。以下說法符合科學史實的是 A．斜面實驗是為了便于測量小球運動的速度和路程 B．斜面實驗可以通過觀察與計算直接得到落體的運動規(guī)律 C．伽利略開創(chuàng)了運用邏輯推理和實驗研究相結(jié)合的科學方法 D．小球多次從不同起點滾下的位移與所用時間的比值保持不變 【參考答案】 B 伽利略設想了理想斜面實驗，推導出力不是維持物體運動的原因，開創(chuàng)了理想實驗的科學方法，研究了力和運動的關系。伽利略開創(chuàng)了以實驗檢驗猜想和假設的科學方法，并用這種方法研究了落體運動的規(guī)律。故選B。 【點睛】本題考查物理學史，是常識性問題，對于物理學上重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、著名理論要加強記憶，這也是考試內(nèi)容之一。 和邏輯推理（包括數(shù)學推演）和諧的結(jié)合起來得出的結(jié)論只有C，故C正確，ABD錯誤。 A 伽利略通過實驗測定出小球沿斜面下滑的運動是勻加速直線運動，位移與時間的二次方成正比，并證明了速度隨時間均勻變化，B錯誤，A正確；若斜面光滑，C選項從理論上講是正確的，但伽利略并沒有能夠用實驗證明這一點，C錯誤；斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端所需的時間隨傾角的增大而減小，D錯誤。 一列數(shù)據(jù)對比可以得到，第一列數(shù)據(jù)為時間的平方，而第一列和第三列是正比關系，故D正確。故D正確，ABC錯誤。 C 斜面實驗時便于測量小球運動的時間，斜面實驗不可以通過觀察與計算直接得到落體的運動規(guī)律，選項AB錯誤；伽利略為了研究自由落體的規(guī)律，將落體實驗轉(zhuǎn)化為著名的“斜面實驗”，伽利略開創(chuàng)了運用數(shù)學推理和實驗研究相結(jié)合的科學方法，選項C正確；小球多次從不同起點滾下的位移與所用時間的二次方的比值保持不變，選項D錯誤。故選C。