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【素養測評】人教鄂教版科學五年級下冊
第五單元《制作省力裝置》測試基礎卷
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. 省力裝置的核心原理是______原理。
2. 杠桿的三要素包括動力、______和阻力臂。
3. 輪軸實際上是一種變形的______。
4. 滑輪組結合了定滑輪和動滑輪的優點，既能______又能改變力的方向。
5. 斜面是一種簡單機械，使用斜面可以______所需的力。
6. 螺旋是斜面的變形，它可以將______轉化為旋轉力。
7. 省力裝置雖然省力，但通常會______距離。
8. 在使用撬棒撬起重物時，撬棒的支點應靠近______端。
9. 齒輪傳動中，大齒輪帶動小齒輪可以______轉速。
10. 斜面越平緩，所需的推力越______，但所需的運動距離越長。
二、判斷大廳（每題2分，共20分）
1. 所有杠桿都能省力。（）
2. 動滑輪可以改變力的方向，但不能省力。（）
3. 使用斜面時，斜面越長越省力。（）
4. 輪軸的輪越大，使用時越省力。（）
5. 齒輪傳動中，轉速與齒輪大小成正比。（）
6. 省力裝置在工作時不會消耗額外的能量。（）
7. 螺旋是斜面的連續旋轉形式。（）
8. 杠桿的支點位置固定不變。（）
9. 在滑輪組中，定滑輪的數量越多越省力。（）
10. 使用斜面提升重物時，斜面越陡越省距離。（）
三、選擇樂園（每題2分，共30分）
1. 下列哪個不是杠桿的應用？
A. 剪刀 B. 起重機 C. 自行車 D. 筷子
2. 使用撬棒撬石頭時，為了更省力，應：
A. 增加撬棒長度 B. 縮短撬棒長度 C. 改變支點位置 D. 以上都對
3. 下列哪個裝置不能改變力的方向？
A. 定滑輪 B. 動滑輪 C. 滑輪組 D. 斜面
4. 輪軸中，輪越大，使用時：
A. 越費力 B. 越省力 C. 不省力也不費力 D. 無法確定
5. 下列關于斜面的說法錯誤的是：
A. 斜面可以省力 B. 斜面越平緩越省力 C. 斜面增加了運動距離 D. 斜面效率與傾斜角度無關
6. 下列哪種傳動方式可以提高轉速？
A. 大齒輪帶動小齒輪 B. 小齒輪帶動大齒輪 C. 同大小齒輪直接傳動 D. 無法確定
7. 省力裝置在工作時，通常會：
A. 增加所需作用力 B. 減少所需作用力 C. 不改變所需作用力 D. 增加運動距離
8. 使用滑輪組提升重物時，為了最省力，應采用：
A. 多個定滑輪 B. 多個動滑輪 C. 定滑輪和動滑輪各半 D. 無法確定
9. 下列哪個不是齒輪傳動的優點？
A. 改變轉速 B. 改變扭矩 C. 改變力的方向 D. 傳遞穩定
10. 在制作一個簡單的省力裝置時，首選材料應考慮：
A. 硬度 B. 韌性 C. 重量 D. 易加工性
11. 下列哪個不是螺旋的應用實例？
A. 螺絲釘 B. 瓶蓋起子 C. 千斤頂 D. 斧頭
12. 使用斜面提升重物，斜面長度一定時，斜面越陡則：
A. 越省力 B. 越費力 C. 省力程度不變 D. 無法判斷
13. 下列關于杠桿的說法正確的是：A. 動力臂越長越省力 B. 阻力臂越長越省力 C. 動力臂等于阻力臂時不省力也不費力 D. 以上都對
14. 省力裝置的效率通常：
A. 高于100% B. 等于100% C. 低于100% D. 無法確定
15. 下列哪個不是提高滑輪組效率的方法？
A. 增加動滑輪數量 B. 減少摩擦 C. 使用輕質材料 D. 增加定滑輪數量
四、問題城堡（每題4分，共20分）
1. 解釋什么是杠桿原理，并給出一個生活中的實例。
2. 描述使用斜面提升重物時，斜面的傾斜角度如何影響所需推力和運動距離。
3. 為什么說輪軸是一種變形的杠桿？請說明其工作原理。
4. 分析齒輪傳動中，大齒輪帶動小齒輪和小齒輪帶動大齒輪時，轉速和扭矩的變化情況。
5. 在設計和制作一個省力裝置時，需要考慮哪些關鍵因素？
五、科學探究（8分）
設計并制作一個簡單的省力裝置模型，描述你的設計思路、所用材料和制作步驟，并解釋其省力的原理。
六、拓展長廊（每題6分，共12分）
1.在設計和制作省力裝置時，為什么需要進行測試與改進？請結合具體例子進行說明。
2.列舉幾種生活中常見的省力裝置，并解釋其省力原理。
答案以及解析
一、知識廣場
1. 杠桿；省力裝置大多基于杠桿原理工作。
2. 阻力點；杠桿三要素為動力、動力臂、阻力點（或阻力臂）。
3. 杠桿；輪軸實質上是杠桿的連續旋轉形式。
4. 省力；滑輪組結合了定滑輪改變方向和動滑輪省力的特性。
5. 減少；斜面通過增加運動距離來減少所需的作用力。
6. 直線運動力；螺旋將直線運動轉化為旋轉運動。
7. 增加；省力往往伴隨著距離的增加。
8. 固定；支點靠近固定端時，動力臂較長，更省力。
9. 提高；大齒輪帶動小齒輪，轉速加快，扭矩減小。
10. 大；斜面平緩意味著傾斜角度小，需要更大的推力來維持平衡。
二、判斷大廳
1. 錯；杠桿可以是省力、費力或等臂杠桿，取決于動力臂與阻力臂的長度關系。
2. 錯；動滑輪既能省力也能改變力的方向。
3. 對；斜面長度增加可以減少所需的作用力。
4. 對；輪軸中，輪越大（動力臂越長），越省力。
5. 錯；大齒輪帶動小齒輪提高轉速，小齒輪帶動大齒輪降低轉速。
6. 錯；省力裝置通過增加運動距離或改變力的方向來省力，本質上不改變能量守恒。
7. 對；螺旋是斜面圍繞中心軸連續旋轉形成的。
8. 錯；杠桿的支點位置可以根據需要調整。
9. 錯；滑輪組的省力效果取決于動滑輪的數量，與定滑輪無關。
10. 對；斜面越陡，所需運動距離越短，但所需推力越大。
三、選擇樂園
1. C；自行車主要通過鏈條傳動，不屬于杠桿的直接應用。
2. A；增加撬棒長度（動力臂）可以省力。
3. D；斜面只能省力或增加距離，不能改變力的方向。
4. B；輪軸中，輪越大（動力臂越長），使用時越省力。
5. D；斜面的效率與傾斜角度密切相關，傾斜角度越大，越費力但省距離。
6. A；大齒輪帶動小齒輪可以提高轉速。7. D；省力裝置通常會增加運動距離來達到省力效果。
8. B；多個動滑輪組合使用可以最大程度省力。
9. C；齒輪傳動不能直接改變力的方向。
10. D；易加工性便于制作和調整裝置。
11. D；斧頭主要通過刃口切割，不屬于螺旋的直接應用。
12. B；斜面越陡，所需推力越大，越費力。
13. C；動力臂等于阻力臂時為等臂杠桿，不省力也不費力。A、B選項需結合具體情況判斷。
14. C；由于摩擦等因素，省力裝置的效率通常低于100%。
15. D；增加定滑輪數量不直接影響滑輪組的效率，主要影響力的方向改變。
四、問題城堡
1. 杠桿原理是指利用一根硬棒（杠桿）在力的作用下能繞某一固定點（支點）轉動，從而實現對物體的移動或提升。生活中的實例如剪刀，通過調整支點位置，可以省力或增加剪切力。
2. 使用斜面提升重物時，斜面的傾斜角度越大，所需推力越大，但運動距離越短；傾斜角度越小，所需推力越小，但運動距離越長。這是因為斜面通過增加運動距離來減少所需的作用力。
3. 輪軸是一種變形的杠桿，其輪（動力輪）相當于杠桿的動力臂，軸（阻力軸）相當于杠桿的阻力臂。當在輪上施加力時，由于動力臂大于阻力臂，因此可以省力，但會增加運動距離。
4. 在齒輪傳動中，大齒輪帶動小齒輪時，轉速提高，扭矩減小；小齒輪帶動大齒輪時，轉速降低，扭矩增大。這是因為功率（扭矩×轉速）在傳動過程中保持不變。
5. 設計和制作省力裝置時，需考慮材料選擇（硬度、韌性、重量、易加工性）、結構設計（確保杠桿原理、斜面原理等正確應用）、摩擦控制（減少能量損失）、安全性（防止意外傷害）以及實用性（符合使用需求，便于操作和維護）。
六、科學探究
設計思路：
我的設計思路是基于輪軸和杠桿的簡單機械原理，旨在制作一個能夠提升重物的省力裝置。考慮到材料的易得性和制作的簡便性，我決定設計一個簡易的轆轤模型。轆轤通過輪軸的轉動，可以輕松地提升重物，達到省力的效果。
所用材料：
搖把：用于驅動輪軸轉動。
橫軸：作為輪軸的主體部分，支撐滑輪。
圓柱桶：作為滑輪的支撐部分，同時作為提升重物的容器。
立板、插接板、底座：用于固定橫軸和圓柱桶，構成裝置的主體結構。
細繩：用于連接重物和滑輪，傳遞力量。
螺母、細銅絲等輔助材料：用于固定和連接各部分。
制作步驟：
1. 準備材料：收集并準備好所有所需的材料和工具。
2. 組裝底座：將立板插在底座上，并用插接板固定，形成裝置的支撐結構。
3. 安裝橫軸：將橫軸穿過立板上的孔，確保橫軸能夠自由轉動。
4. 制作滑輪：在圓柱桶上穿上細銅絲并擰緊，制成小桶的提環。然后將細繩穿過橫軸的小孔并打結固定，再將細繩的另一端系在小桶的提環上。
5. 安裝搖把：將搖把固定在橫軸上，確保能夠牢固地驅動輪軸轉動。
6. 測試與調整：在裝置上掛上重物，通過搖動搖把來提升重物，測試裝置的省力效果，并根據需要進行調整。
省力原理：
該省力裝置利用了輪軸和杠桿的原理。輪軸由一個大輪和一個小軸組成，當力作用在大輪上時，由于輪軸的半徑較大，所以產生的轉矩較大，能夠輕松地驅動小軸上的重物提升。同時，通過細繩和滑輪的組合，進一步改變了力的方向，使得人可以通過搖動搖把來輕松地提升重物。此外，杠桿原理也在這個過程中發揮了作用，通過合理的杠桿比例設計，使得人可以用較小的力產生較大的提升效果。
拓展長廊
1.在設計和制作省力裝置時，進行測試與改進是至關重要的。因為初步設計和制作的裝置往往存在許多不足和需要改進的地方，只有通過測試才能發現這些問題，并據此進行改進，使裝置更加完善、更加省力。
解析：
以我們制作的轆轤模型為例，在初步制作完成后，我們進行了測試。在測試過程中，我們發現了一些問題，如橫軸轉動不靈活、細繩容易松動等。針對這些問題，我們進行了改進。我們調整了橫軸的固定方式，使其轉動更加靈活；同時，我們也加強了細繩的固定，防止其在提升重物時松動。通過這些改進，我們提高了裝置的穩定性和省力效果。
2.
起重機：利用滑輪組和杠桿原理，通過改變力的方向和大小，實現重物的提升和移動。
自行車：利用輪軸和鏈條傳動原理，通過腳踏驅動后輪轉動，進而帶動前輪和整個車身前進，達到省力的效果。
斜面：如樓梯、斜坡等，通過增加距離來減小提升重物所需的力，實現省力。
解析：
起重機：起重機中的滑輪組由多個滑輪組成，通過改變力的方向和大小，可以輕松地提升和移動重物。同時，利用杠桿原理，通過合理的杠桿比例設計，使得人可以用較小的力產生較大的提升效果。
自行車：自行車中的輪軸和鏈條傳動原理使得腳踏的驅動力能夠高效地傳遞到后輪上，進而帶動前輪和整個車身前進。通過合理的齒輪比例設計，可以使得騎行更加省力。
斜面：斜面通過增加距離來減小提升重物所需的力。根據功的原理，當提升高度一定時，斜面越長，所需的力就越小。因此，樓梯、斜坡等斜面設計在生活中被廣泛應用，以實現省力。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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