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【素養測評】人教鄂教版科學五年級年級下冊
第四單元《簡單機械》基礎卷
題號 一 二 三 四 五 六 總分
得分
一、知識廣場（每空1分，共10分）
1. 常見的簡單機械有______、、、輪軸和斜面等。
2. 杠桿上有三個重要的位置：支撐著杠桿，使杠桿能圍繞著轉動的位置叫______；在杠桿上用力的位置叫______；杠桿克服阻力的位置叫______。
3. 像水龍頭這樣，輪子和軸固定在一起轉動的機械，叫做______。
4. 定滑輪的作用是______，動滑輪的作用是______。
5. 斜面是一種______的簡單機械，在高度相同的情況下，斜面越______越省力。
二、判斷大廳（每題2分，共20分）
1. 杠桿一定是一根直直的硬棒。（ ）
2. 使用滑輪組既能省力又能改變力的方向。（ ）
3. 把螺絲釘擰進木頭里，是利用了斜面省力的原理。（ ）
4. 輪軸的輪越大，軸越小，用輪帶動軸轉動就越省力。（ ）
5. 天平是一種等臂杠桿，使用天平時，物體要放在天平的右盤。（ ）
6. 動滑輪可以看成是一個省力杠桿，它的支點在滑輪的邊緣。（ ）
7. 旗桿頂端的滑輪是動滑輪，能省力。（ ）
8. 所有的杠桿都能省力。（ ）
9. 盤山公路是利用了斜面省力的原理修建的。（ ）
10. 在研究杠桿的平衡條件時，我們可以通過改變力的大小和力臂的長度來使杠桿平衡。（ ）
三、選擇樂園（每題2分，共30分）
1. 下列工具中，屬于省力杠桿的是（ ）
A. 鑷子 B. 筷子 C. 羊角錘
2. 下列關于滑輪的說法，正確的是（ ）
A. 定滑輪能省力 B. 動滑輪能改變力的方向
C. 滑輪組既能省力又能改變力的方向
3. 把一個重物沿斜面推上卡車，下列做法中最省力的是（ ）
A. 斜面長而陡 B. 斜面短而陡 C. 斜面長而緩
4. 下列物體中，應用了輪軸原理的是（ ）
A. 蹺蹺板 B. 螺絲刀 C. 剪刀
5. 用滑輪組提升重物時，動滑輪上有3段繩子承擔物重，如果忽略摩擦和動滑輪重，所用的拉力是物重的（ ）
A. 三分之一 B. 二分之一 C. 三分之二
6. 下列杠桿中，費力但能省距離的是（ ）
A. 撬棍 B. 釣魚竿 C. 開瓶器
7. 下列關于杠桿的說法，錯誤的是（ ）
A. 杠桿可以是直的，也可以是彎的
B. 杠桿的支點一定在杠桿上
C. 杠桿一定是省力的
8. 旗桿上安裝定滑輪的作用是（ ）
A. 省力 B. 改變力的方向 C. 既省力又改變力的方向
9. 下列做法中，沒有利用斜面原理的是（ ）
A. 用斧頭劈木頭 B. 用扳手擰螺母 C. 用螺絲釘固定零件
10. 輪軸在生活中有廣泛的應用，下列屬于輪軸的是（ ）
A. 樓梯 B. 汽車方向盤 C. 起重機
11. 當杠桿的動力臂大于阻力臂時，杠桿（ ）
A. 省力 B. 費力 C. 既不省力也不費力
12. 下列工具中，不屬于簡單機械的是（ ）
A. 鉗子 B. 自行車 C. 滑輪
13. 要把重物運到高處，使用下列哪種機械最省力（ ）
A. 定滑輪 B. 動滑輪 C. 滑輪組
14. 下列關于斜面的說法，正確的是（ ）
A. 斜面的坡度越大越省力 B. 斜面的坡度越小越省力
C. 斜面的省力情況與坡度無關
15. 下列杠桿中，屬于等臂杠桿的是（ ）
A. 鑷子 B. 天平 C. 老虎鉗
四、問題城堡（每題4分，共20分）
1. 請舉例說明生活中應用杠桿原理的三個工具，并指出它們分別是省力杠桿、費力杠桿還是等臂杠桿。
2. 簡述定滑輪和動滑輪的特點及作用。
3. 為什么輪軸能夠省力？請簡要解釋。
4. 說一說斜面在生活中有哪些應用，并說明其省力原理。
5. 分析使用滑輪組提升重物時，滑輪組省力的多少與哪些因素有關。
五、科學探究（8分）
某同學想要探究“杠桿的平衡條件”，設計了如下實驗：
1. 實驗材料：杠桿、支架、鉤碼、彈簧測力計等。（2分）
2. 實驗步驟：
將杠桿安裝在支架上，調節杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。（2分）
在杠桿的一側掛鉤碼作為阻力，用彈簧測力計在杠桿的另一側豎直向下拉，使杠桿再次在水平位置平衡，記錄下阻力F_{2}、阻力臂l_{2}、動力F_{1}和動力臂l_{1}的大小。（2分）
改變鉤碼的數量和位置，重復上述實驗，多記錄幾組數據。（2分）
分析數據，得出杠桿的平衡條件。
請問：在這個實驗中，為什么要使杠桿在水平位置平衡？通過實驗，你預計會得出怎樣的結論？
六、拓展長廊（共12分）
1. 查閱資料，了解一種復雜機械（如起重機、自行車等），并分析它是由哪些簡單機械組合而成的，以及這些簡單機械分別起到了什么作用。（6分）
2. 請你設計一個利用簡單機械的小發明，簡要說明設計思路、使用的簡單機械以及預期達到的效果。（6分）
答案及解析
一、知識廣場
1. 答案：杠桿；滑輪；滑輪組
解析：杠桿、滑輪、滑輪組、輪軸和斜面是常見的簡單機械，它們在生活和生產中有著廣泛應用。
2. 答案：支點；用力點；阻力點
解析：這是杠桿的三個關鍵要素，支點是杠桿繞其轉動的點，用力點是施加力的位置，阻力點是杠桿克服阻力的地方。
3. 答案：輪軸
解析：水龍頭的輪子與軸固定并同步轉動，符合輪軸的定義。
4. 答案：改變力的方向；省力
解析：定滑輪本質是等臂杠桿，能改變力的方向但不省力；動滑輪可視為動力臂是阻力臂兩倍的杠桿，能省力但不能改變力的方向。
5. 答案：省力；平緩
解析：斜面通過增加距離來省力，高度相同時，斜面越平緩（長度相對更長），省力效果越明顯。
二、判斷大廳
1. 答案：×
解析：杠桿形狀多樣，不一定是直直的硬棒，如羊角錘、鑷子等，形狀并非直線，但都符合杠桿定義。
2. 答案：√
解析：滑輪組結合了定滑輪改變力的方向和動滑輪省力的優點，既能省力又能改變力的方向。
3. 答案：√
解析：螺絲釘的螺紋是一種變形的斜面，擰螺絲釘時，相當于沿著斜面將其旋入木頭，利用了斜面省力原理。
4. 答案：√
解析：輪軸可看作變形杠桿，輪越大，軸越小，動力臂相對阻力臂越長，根據杠桿平衡條件，用輪帶動軸轉動就越省力。
5. 答案：×
解析：天平是等臂杠桿，但使用時物體應放在天平左盤，砝碼放在右盤，遵循“左物右碼”原則。
6. 答案：√
解析：動滑輪工作時，支點在滑輪邊緣，動力臂為滑輪直徑，阻力臂為滑輪半徑，動力臂是阻力臂兩倍，可看成省力杠桿。
7. 答案：×
解析：旗桿頂端的滑輪是定滑輪，其作用是改變力的方向，方便升旗，不能省力。
8. 答案：×
解析：杠桿分為省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿，并非所有杠桿都省力，如鑷子、釣魚竿等是費力杠桿。
9. 答案：√
解析：盤山公路通過延長路程，減小坡度，利用斜面省力原理，使車輛更輕松地上山。
10. 答案：√
解析：根據杠桿平衡條件F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}，改變力的大小和力臂長度可使杠桿平衡。
三、選擇樂園
1. 答案：C
解析：羊角錘在使用時動力臂大于阻力臂，省力；鑷子和筷子動力臂小于阻力臂，費力。
2. 答案：C
解析：定滑輪不能省力，只能改變力的方向；動滑輪能省力但不能改變力的方向；滑輪組結合兩者優點，既能省力又能改變力的方向。
3. 答案：C
解析：在高度相同情況下，斜面越長越平緩，省力效果越好，所以斜面長而緩最省力。
4. 答案：B
解析：螺絲刀的刀柄是輪，刀桿是軸，應用輪軸原理；蹺蹺板是等臂杠桿，剪刀是杠桿的應用。
5. 答案：A
解析：動滑輪上有n段繩子承擔物重，忽略摩擦和動滑輪重時，所用拉力F=\frac{1}{n}G，此處n = 3，所以拉力是物重的三分之一。
6. 答案：B
解析：釣魚竿在使用時動力臂小于阻力臂，費力但省距離；撬棍和開瓶器動力臂大于阻力臂，省力。
7. 答案：C
解析：杠桿可以是直的或彎的，支點一定在杠桿上；杠桿分為省力、費力和等臂杠桿，并非都省力。
8. 答案：B
解析：旗桿頂端定滑輪作用是改變力的方向，使人能方便地將國旗升起，不省力。
9. 答案：B
解析：用斧頭劈木頭利用斜面原理；用扳手擰螺母應用輪軸原理；螺絲釘利用斜面原理。
10. 答案：B
解析：汽車方向盤由輪和軸組成，是輪軸應用；樓梯類似斜面；起重機包含多種簡單機械，但方向盤才是輪軸。
11. 答案：A
解析：根據杠桿平衡條件，動力臂大于阻力臂時，杠桿省力。
12. 答案：B
解析：鉗子包含杠桿等簡單機械；滑輪是簡單機械；自行車是由多種簡單機械組合而成的復雜機械。
13. 答案：C
解析：定滑輪不省力，動滑輪省力一半，滑輪組可通過增加承擔物重繩子段數更省力，所以滑輪組最省力。
14. 答案：B
解析：斜面省力情況與坡度有關，坡度越小（斜面越平緩）越省力。
15. 答案：B
解析：天平的動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿；鑷子是費力杠桿，老虎鉗是省力杠桿。
四、問題城堡
1. 答案：
省力杠桿：撬棍，在撬重物時，動力臂大于阻力臂，能省力。例如撬起大石頭時，用較小的力就能克服大石頭的重力。
費力杠桿：筷子，使用筷子夾菜時，動力臂小于阻力臂，雖然費力，但能省距離，方便夾取食物。
等臂杠桿：天平，天平的橫梁在支點兩側的長度相等，即動力臂等于阻力臂，用于準確測量物體質量。
2. 答案：定滑輪特點是不省力，但能改變力的方向。使用定滑輪提升重物時，拉力大小等于物體重力，不過可以通過改變拉力方向，使操作更方便，如旗桿頂端的定滑輪，人在地面向下拉繩子就能將國旗升起。動滑輪特點是能省力，但不能改變力的方向。動滑輪實質是動力臂為阻力臂兩倍的杠桿，使用動滑輪提升重物時，若忽略動滑輪重和摩擦，拉力為物體重力的一半，但拉力方向只能向上。
3. 答案：輪軸可看作變形杠桿，輪和軸繞共同軸線轉動。當動力作用在輪上，阻力作用在軸上時，輪半徑相當于動力臂，軸半徑相當于阻力臂。由于輪半徑通常大于軸半徑，即動力臂大于阻力臂，根據杠桿平衡條件F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}，在輪上施加較小的力就能克服軸上較大的阻力，所以輪軸能夠省力。
4. 答案：斜面在生活中應用廣泛，如樓梯、盤山公路、螺絲釘等。其省力原理是：在提升相同高度重物時，斜面通過增加物體移動的距離，來減小提升重物所需的力。根據功的原理，使用任何機械都不省功，W = Fs = Gh（W是功，F是沿斜面的拉力，s是斜面長度，G是物體重力，h是提升高度），在Gh不變情況下，s越大，F越小，即斜面越長越省力。
5. 答案：使用滑輪組提升重物時，滑輪組省力多少與承擔物重的繩子段數有關，繩子段數越多越省力。若忽略摩擦和動滑輪重，所用拉力F=\frac{1}{n}G（n為承擔物重的繩子段數，G為物體重力）。此外，動滑輪自身重力也影響省力情況，動滑輪越重，額外功越多，在提升相同重物時，相對越費力。
五、科學探究
1. 答案：使杠桿在水平位置平衡，一是為了方便測量力臂，因為杠桿在水平位置時，力臂與杠桿重合，可直接從杠桿上讀出力臂大小；二是消除杠桿自重對實驗的影響，此時杠桿自身重力的力臂為零，不會對杠桿平衡產生額外影響。預計得出的結論是：杠桿的平衡條件為動力×動力臂 = 阻力×阻力臂，即F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}。
2. 解析：水平位置平衡便于測量力臂且排除杠桿自重干擾；多次實驗數據可歸納出普遍適用的杠桿平衡條件。
六、拓展長廊
1. 答案：以起重機為例，它由杠桿、滑輪組等簡單機械組合而成。起重臂可看作杠桿，通過調整支點兩側力臂長度，實現重物的吊起和移動，改變重物的位置和高度，不同長度的起重臂可吊起不同重量的重物，長起重臂適合吊起較輕但距離較遠的重物，短起重臂適合吊起較重但距離較近的重物。滑輪組由定滑輪和動滑輪組成，定滑輪改變力的方向，使操作人員能更方便地控制繩索；動滑輪省力，通過增加滑輪數量，可使起重機用較小的力吊起更重的物體。兩者結合，既省力又能靈活改變力的方向，實現重物的高效提升和搬運。
2. 答案：
設計思路：設計一個方便晾曬衣物且可調節高度的晾衣架。
使用的簡單機械：
滑輪組：在晾衣架頂部安裝滑輪組，通過繩索連接晾衣架主體，利用滑輪組省力特點，方便升降晾衣架。
輪軸：在晾衣架側面安裝一個帶搖把的輪軸裝置，搖動搖把帶動輪軸轉動，從而控制繩索的收放，實現晾衣架高度調節，使操作更輕松。
預期達到的效果：使用者能輕松省力地調節晾衣架高度，適應不同身高人群使用，同時可晾曬更多衣物，提高晾曬效率，為日常生活帶來便利。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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