高中物理必修一第2章 第1.2节《伽利略对落体运动的研究 自由落体运动的规律》闯关测试

【优化方案】2013高中物理第2章第12节伽利略对落体运动的研究自由落体运动的规律知能演练轻松闯关沪科版必修11．(2012·浙江杭州月考)伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是()A．其中的甲、乙、丙图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B．其中的丁图是实验现象，甲、乙、丙图是经过合理的外推得到的结论C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显解析：选AC.甲、乙、丙图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，运用甲图的实验，可以“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量．2．下列关于自由落体运动的说法，正确是()A．初速度为零的竖直向下的运动就是自由落体运动B．只在重力作用下的竖直向下的运动就是自由落体运动C．在月球上做铁球与羽毛自由下落的实验，两者下落一样快D．雨滴下落的过程可看做自由落体运动解析：选C.初速度为零，只受重力作用的运动是自由落体运动，A、B错误；在月球上铁球与羽毛自由下落时不受空气阻力，即做自由落体运动，两者下落一样快，C正确；雨滴下落的过程所受空气阻力与速度大小有关，速度增大时阻力增大，雨滴的速度增大到一定值时，阻力与重力相比不可忽略，不能认为是自由落体运动，D错误．3．关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是()A．同一地点，轻、重物体的g值一样大B．北京地面的g值比上海地面的g值略大C．g值在地球表面任何地方都一样D．g值在赤道处大于在南北两极处解析：选AB.在地球表面的同一地点，自由落体运动的加速度g的值都相同，不管是轻的物体还是重的物体，g值都相同，所以A项正确；在地球表面不同的地方，g值一般都不相同，但相差不大，都在9.8m/s2左右，一般随纬度的升高g值逐渐增大，如北京的g值为9.801m/s2，上海的g值为9.794m/s2，故B项正确，C、D两项错误．4．(2012·渭南高一检测)一个自由下落的物体，到达地面的速度是30m/s，取g＝10m/s2，求：(1)物体落到地面用了多长时间；(2)这个物体开始下落的高度．解析：(1)由v＝gt得物体下落的时间t＝eq\f(v,g)＝eq\f(30,10)s＝3s.(2)由v2＝2gh得物体下落的高度h＝eq\f(v2,2g)＝eq\f(302,2×10)m＝45m.答案：(1)3s(2)45m一、选择题1．在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要．伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义．请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程()A．猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论B．问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论C．问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论D．猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论解析：选C.伽利略探究物体下落规律的过程是：先对亚里士多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑——重物与轻物捆在一起下落得出矛盾的结论；猜想——下落的运动是最简单的运动，速度与时间成正比；数学推理——如果v∝t则有h∞t2；实验验证—设计出斜面实验并进行研究，得出在光滑斜面上滑下的物体规律h∝t2；合理外推——将光滑斜面上滑下的物体的规律h∝t2推广到落体运动，从探究的过程看，应选C.2．下面关于自由落体运动的说法正确的是()A．自由落体运动就是初速度为零的运动B．自由落体运动就是加速度为g的运动C．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的运动D．自由落体运动就是速度与时间成正比的运动解析：选C.自由落体就是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，这两个条件必须同时达到．而速度和时间成正比的运动为初速度为零的匀加速运动，不一定就是自由落体运动．3．(2012·河南开封高一检测)甲物体的质量是乙物体质量的3倍，它们从同一点由静止开始同时下落，不计空气阻力，则下列说法正确的是()A．甲比乙先着地B．甲比乙加速度大C．甲与乙着地的速度不同D．下落过程中，两者在任意时刻离地的高度相同解析：选D.在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，因而两物体下落过程中的运动规律完全相同．4．关于重力加速度的说法，正确的是()A．在比萨斜塔同时由静止释放一大一小两个金属球，二者同时着地，说明二者运动的加速度相同，这个加速度就是当地的重力加速度B．地球上各处的重力加速度g值都相同C．济南的重力加速度为9.8m/s2，说明在济南做自由下落运动的物体，每经过1s速度增加9.8m/sD．黑龙江和广州的重力加速度都竖直向下，两者的方向相同解析：选AC.在比萨斜塔释放的金属球，受到的空气阻力远远小于球的重力，可以认为金属球做自由落体运动，故球运动的加速度为当地重力加速度，因下落的高度和运动时间相同，所以二者的加速度相同，选项A正确．地球上各处的重力加速度的大小一般不同，方向也不同，故B、D错．5．做自由落体运动的物体运动的时间取决于()A．物体的重力 B．物体下落的高度C．物体的速度 D．物体的加速度解析：选B.由位移时间关系式h＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2h,g))，所以自由落体时间由下落的高度决定．6．(2011·高考重庆卷)某人估测一竖直枯井的深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2s听到石头落底声．由此可知井深约为(不计声音传播时间，重力加速度g取10m/s2)()A．10m B．20mC．30m D．40m解析：选B.石头在井中的下落过程可看做自由落体运动．由h＝eq\f(1,2)gt2可得：当t＝2s时h＝20m，答案为B.7．(原创题)有一直升机停在200m高的空中静止不动，有一乘客从窗口由静止每隔1s释放一个钢球，则关于钢球在空中的排列情况，下列说法正确的是()A．相邻钢球间距离相等B．越靠近地面，相邻钢球间的距离越大C．在落地前，早释放的钢球速度总是比晚释放的钢球速度大D．早释放的钢球落地时的速度大解析：选BC.由v∝t知，下落时间越长速度越大，由h∝t2知，下落的时间越长，下落的高度越大，又因为物体运动的速度越大，相等时间内发生的位移越大，所以越靠近地面，球间距离越大，又因为球从同样高度释放，释放先后不同，落地先后不同，但空中运动时间相等，落地速度相同．8．(2012·曲师大附中高一检测)唐代大诗人李白的“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”描述了庐山瀑布的美景，如果三尺为1米，则水落到地面的速度约为(设初速度为零)()A．100m/s B．140m/sC．200m/s D．2000m/s解析：选B.下落高度h＝1000m，由v2＝2gh得v＝140m/s，B项正确．9．(2012·广州高一检测)自由下落的物体，它下落全程eq\f(3,4)的高度所用的时间和下落全程所用的时间的比值为()A．1∶2 B．1∶(eq\r(3)－eq\r(2))C．(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2)) D.eq\r(3)∶2解析：选D.由h＝eq\f(1,2)gt2，它下落eq\f(3,4)h时所用的时间t1＝eq\r(\f(3h,2g))，下落全程所用时间t＝eq\r(\f(2h,g)).所以t1∶t＝eq\r(3)∶2，D项正确．10．(2012·河南安阳月考)甲、乙两物体所受的重力之比为1∶2，甲、乙两物体所在的位置高度之比为2∶1，它们各自做自由落体运动，则()A．落地时的速度之比是eq\r(2)∶1B．落地时的速度之比是1∶1C．下落过程中的加速度之比是1∶2D．下落过程中的加速度之比是2∶1解析：选A.由v2＝2gh得v＝eq\r(2gh)，落地时的速度之比为eq\r(2)∶1，物体做自由落体运动时，加速度都相同，等于重力加速度．二、非选择题11．(1)如今，我们可以采取多种方法对落体运动进行研究，也可以利用多种手段对落体运动的加速度，即重力加速度进行测量，如：DIS实验法、频闪照相法、滴水法、单摆法等．滴水法测重力加速度的过程是这样的，让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头．测出n次听到水击盘声的总时间为t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差h，即可算出重力加速度，其计算公式为________．了解了这个方法，你可以尝试在课余时间完成对本地重力加速度的测量．(2)设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1s，声速为340m/s，则()A．水龙头距人耳的距离至少为34mB．水龙头距盘子的距离至少为34mC．水龙头距人耳的距离至少为0.05mD．水龙头距盘子的距离至少为0.05m解析：(1)听到n次水滴响声，该时间间隔为(n－1)个，则一滴水滴从高为h处下落的时间为：t0＝eq\f(t,n－1)，由自由下落公式：h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,0)得g＝eq\f(2h,t\o\al(2,0))＝eq\f(2h,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(t,n－1)))2)＝eq\f(2n－12h,t2).(2)只要相邻两滴水滴下的时间间隔超过0.1s，人耳就能分辨出两滴水的击盘声，而与水龙头距人耳的距离无关(只要人耳能够听到声音)．在0.1s内，水滴下落的距离h′＝eq\f(1,2)gt′2＝eq\f(1,2)×10×0.12m＝0.05m所以，水龙头距盘子的距离只要超过0.05m就行．答案：(1)g＝eq\f(2n－12h,t2)(2)D12．(2012·四川棠湖中学期中)屋檐每隔一定的时间滴下一滴水，当第五滴水正欲滴下时，第一滴水刚好落到地面，而第三滴水与第二滴水分别位于高1m的窗子的上、下沿，如图所示，g取10m/s2，求：(1)此屋檐离地面多高？(2)滴水的时间间隔是多少？解析：设屋檐离地面高为H，滴水间隔为T由h＝eq\f(1,2)gt2得第二滴水的位移h2＝eq\f(1,2)g(3T)2①第三滴水的位移h3＝eq\f(1,2)g(2T)2②且h2－h3＝1m③由①②③式解得T＝0.2s则屋檐高H＝eq\f(1,2)g(4T)2＝3.2m.答案：(1)3.2m(2)0.2s关于重力加速度的测量1．用频闪照相研究自由落体运动频闪照相机可隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机可追踪记录做自由落体运动的物体在各时刻的位置，利用照片，可以研究自由落体是否为匀变速运动(Δh是否为恒量)，可以测量重力加速度(若T已知，利用Δh＝gT2求解)，可以测量物体在某一位置的瞬时速度(veq\f(t,2)＝eq\x\to(v)＝eq\f(h,t))．2．用打点计时器研究自由落体运动应用电磁打点计时器或电火花计时器，研究自由落体运动，通过对纸带的分析和计算，测得当地的重力加速度值，这是测定重力加速度的一种方法．3．滴水法测定(1)让水滴落到垫起来的盘子上，可以清晰地听到水