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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》測試提升卷
題號 一 二 三 四 五 六 總分
得分
一、知識廣場（每空 1 分，共 10 分）
在設計復雜機械裝置時，需要運用______原理來確保各部件間的精準傳動。
對設計方案進行優化時，要考慮到______、穩定性以及耐用性等多方面因素。
制作高精度模型時，對______的精度要求極高，誤差需控制在極小范圍內。
在測試過程中，獲取______的數據對于準確評估作品性能至關重要。
設計與制作過程中，若涉及多個變量，需采用______法逐一研究變量對結果的影響。
團隊合作完成大型項目時，成員間的______與協作是項目成功的關鍵。
設計作品不僅要滿足功能需求，還應考慮______，盡量降低對環境的負面影響。
為提升作品創新性，需突破常規思維，從______思考問題。
制作過程中，要合理規劃______，以提高工作效率，確保按時完成任務。
在設計方案評審時，應綜合考量各方意見，對方案進行全面______。
二、判斷大廳（每題 2 分，共 20 分）
設計方案一旦確定，即便制作中發現不合理，也不應更改，以免耽誤進度。（）
只要選用昂貴材料，就能制作出優質作品。（）
測試作品時，不同環境條件對結果無影響。（）
小組合作出現意見分歧，應完全聽從組長決定。（）
對作品評價，美觀程度是最重要標準。（）
創新就是采用全新、從未有人嘗試過的方法。（）
制作遇超出能力技術問題，應立即放棄設計。（）
從可持續發展看，設計應盡量減少材料使用量。（）
設計作品測試數據只要自己覺得合理就行，無需符合科學規范。（）
記錄設計修改過程對項目無實際幫助。（）
三、選擇樂園（每題 2 分，共 30 分）
設計自動分揀垃圾機器人，需用到以下哪種傳感器？（ ）
A. 溫度傳感器 B. 顏色傳感器 C. 壓力傳感器
制作抗震建筑模型，選用哪種結構更合適？（ ）
A. 框架結構 B. 實心結構 C. 薄殼結構
設計風力發電模型，為提高發電效率，可（ ）
A. 增加葉片數量 B. 減小葉片長度 C. 降低葉片傾斜角度
設計與制作中，對成本影響最大的因素是（ ）
A. 設計方案復雜程度 B. 選用材料的種類和數量 C. 制作工藝難易程度
使設計作品更具創新性，可（ ）
A. 進行頭腦風暴 B. 完全模仿他人作品 C. 只參考一種設計思路
測試自制太陽能熱水器水溫提升效果，最科學的方法是（ ）
A. 不同時間段，用同一熱水器在相同光照下測水溫
B. 同一時間段，用多個相同熱水器在不同光照下測水溫
C. 同一時間段，用多個相同熱水器在相同光照下測水溫，取平均值
設計水中自由沉浮玩具，關鍵控制（ ）
A. 玩具顏色 B. 玩具重量和體積 C. 玩具形狀
小組合作設計智能垃圾桶，分工不合理的是（ ）
A. 讓擅長編程同學負責智能感應程序編寫
B. 讓力氣大的同學負責搬運制作材料
C. 讓所有同學都去收集垃圾桶設計資料
設計新型文具，首先要做的是（ ）
A. 進行市場調研 B. 開始制作模型 C. 確定使用材料
提高作品穩定性，錯誤做法是（ ）
A. 降低重心 B. 增大支撐面積 C. 增加高度
設計遠程控制小車，需用到哪種技術？（ ）
A. 藍牙技術 B. 3D 打印技術 C. 激光切割技術
制作木質書架，使書架更牢固的連接木板方式是（ ）
A. 用膠水粘貼 B. 用螺絲釘固定 C. 用繩子捆綁
從可持續發展考慮，哪種材料適合做一次性餐具？（ ）
A. 塑料 B. 紙質 C. 陶瓷
設計調節亮度臺燈，需用到哪種電子元件？（ ）
A. 電阻 B. 電容 C. 二極管
設計與制作中，哪種思維方式助于解決復雜問題？（ ）
A. 逆向思維 B. 單向思維 C. 固定思維
四、問題城堡（每題 4 分，共 20 分）
闡述設計科學作品時，如何平衡功能、成本與美觀三因素？
多人合作大型項目，如何進行有效團隊分工？
測試自制機械裝置，運行不穩定可能有哪些原因？
從可持續發展角度，設計與制作如何選擇材料？
舉例說明創新思維在設計與制作中的應用。
五、科學探究（8 分）
設計制作簡易自動澆花裝置，要求能根據土壤濕度自動澆水，寫出設計思路、所需材料及制作步驟。
六、拓展長廊（每題 6 分，共 12 分）
假設設計一款新型環保教室，從能源利用、材料選擇、空間布局三方面闡述設計理念。
設計與制作過程中，團隊成員對設計方案有不同意見，且時間緊迫，作為團隊負責人該如何處理？
參考答案
知識廣場
機械傳動
解析：在復雜機械裝置中，實現各部件精準傳動需要依據特定的機械傳動原理，像齒輪傳動原理可保證傳動比精確，帶傳動原理能實現平穩傳動等，通過運用這些原理才能確保動力準確、高效地在各部件間傳遞 。
功能性
解析：功能性是設計方案的核心要素。一個設計方案首先要確保能達成預定的功能，比如設計一輛汽車，首要的是它能夠安全可靠地行駛，在此基礎上，再去優化穩定性、耐用性等其他方面，否則即便穩定性和耐用性再好，無法實現基本功能也毫無意義。
材料加工
解析：高精度模型對于最終成品的精度要求極高，而材料加工環節直接決定了各個零部件的尺寸精度、形狀精度等。若材料加工精度不足，會導致部件之間配合不精準，嚴重影響模型整體質量與性能，所以必須將誤差控制在極小范圍。
準確可靠
解析：只有獲取準確可靠的數據，才能真實反映作品在各項指標下的性能表現。不準確的數據可能會導致對作品性能的誤判，進而無法針對性地對作品進行改進和完善，使得后續的優化工作失去正確方向。
控制變量
解析：當設計與制作涉及多個變量時，如果同時改變多個因素，就無法確定究竟是哪個變量對結果產生了影響。采用控制變量法，每次只改變一個變量，保持其他變量不變，就可以清晰地研究該變量對結果的影響，從而更好地優化設計。
溝通
解析：在團隊合作完成大型項目時，成員各自負責不同部分的工作。有效的溝通能確保成員之間相互了解工作進展、明確各自職責，避免工作重復或出現銜接問題。只有溝通順暢，協作才能更加默契，項目才有望成功。
環保性
解析：隨著環保意識的增強，設計作品除滿足功能需求外，還需考慮對環境的影響。選擇環保材料、采用環保工藝等，可降低生產、使用及廢棄過程中對環境造成的負面影響，符合可持續發展理念。
不同角度
解析：常規思維往往限制了創意的產生，從不同角度思考問題，能夠打破固有模式，發現新的設計思路和方法，從而為作品帶來創新性。例如逆向思維、發散思維等，能幫助設計師從多個維度探索解決方案。
時間
解析：合理規劃時間可以對制作過程中的各個環節進行有序安排，明確每個階段的起始和結束時間，避免拖延，提高工作效率，保證在規定時間內完成任務。如果時間規劃不合理，可能導致某些環節過度耗時，影響整個項目進度。
評估
解析：設計方案評審時，綜合各方意見對方案進行全面評估，能夠從不同專業視角、不同使用需求等方面發現方案存在的優點與不足。通過這種全面評估，可以對方案進行針對性的修改和完善，提升方案的質量和可行性。
二、判斷大廳
1.（×）
解析：制作過程中若發現設計方案不合理，應及時更改。否則，可能導致最終作品無法達到預期效果，甚至無法完成，耽誤的將是整個項目進度。
2.（×）
解析：材料選擇需綜合考量作品功能需求、成本、加工難度等多方面。昂貴材料不一定最合適，合理設計、制作工藝及恰當選材相結合，才更易制作出優質作品。
3.（×）
解析：環境條件如溫度、濕度、氣壓等會影響作品性能。例如，溫度變化可能導致材料熱脹冷縮，影響部件間配合，進而影響作品整體性能。
4.（×）
解析：完全聽從組長決定，可能忽略其他成員合理建議。應充分討論，綜合各方意見，權衡利弊后做決策，以保證方案科學性與合理性。
5.（×）
解析：作品評價需綜合功能實現、穩定性、安全性、成本、美觀等多方面。美觀是其中一方面，但并非最重要標準，功能等方面同樣關鍵。
6.（×）
解析：創新不局限于全新方法，改進、組合現有方法，賦予產品新特性、功能等，也是創新體現。
7.（×）
解析：遇到超出能力技術問題，可通過查閱資料、請教專家、團隊協作等方式解決，不應輕易放棄設計。
8.（√）
解析：減少材料使用量可降低資源消耗與廢棄物產生，符合可持續發展理念。
9.（×）
解析：測試數據需符合科學規范，這樣才具可靠性與有效性，為作品改進提供準確依據。
10.（×）
解析：記錄設計修改過程有助于總結經驗教訓，發現問題根源，為后續類似設計提供參考，也便于展示設計思路演變。
三、選擇樂園
1.答案：B
解析：顏色傳感器可識別不同顏色垃圾，實現自動分揀；溫度傳感器主要測溫度，壓力傳感器檢測壓力變化，均不符自動分揀垃圾功能需求。
2.答案：A
解析：框架結構有較好延展性與柔韌性，地震時可通過結構變形吸收能量，提高抗震能力；實心結構雖堅固，但地震時易因應力集中破壞；薄殼結構主要承受壓力，抗震性能相對弱。
3.答案：A
解析：增加葉片數量可捕獲更多風能，提高發電效率；減小葉片長度使掃過面積減小，捕獲風能減少；降低葉片傾斜角度會降低風能利用效率。
4.答案：B
解析：材料種類和數量直接決定原材料成本，通常是成本主要組成部分；設計方案復雜程度與制作工藝難易程度也影響成本，但材料成本影響更直接顯著。
5.答案：A
解析：頭腦風暴可激發團隊成員思維，產生新奇想法創意，提升作品創新性；完全模仿他人作品缺乏創新；只參考一種設計思路限制思維，不利創新。
6.答案：C
解析：同一時間段、相同光照下用多個相同熱水器測試并取平均值，可減少偶然因素影響，使測試結果更科學可靠；A 選項不同時間段光照可能不同影響結果；B 選項不同光照條件無法準確衡量熱水器本身水溫提升效果。
7.答案：B
解析：根據阿基米德原理，物體在水中沉浮取決于所受浮力與重力關系，浮力與排開液體體積有關，重力與質量（重量）有關，控制重量和體積是實現自由沉浮關鍵；玩具顏色和形狀對沉浮影響較小。
8.答案：C
解析：讓所有同學都收集資料會造成人力資源浪費，不利發揮同學優勢。應依特長分工，如編程同學負責程序編寫，力氣大同學負責搬運材料等。
9.答案：A
解析：市場調研可了解現有文具優缺點、消費者需求等，為新型文具設計提供方向依據；未充分了解市場需求就制作模型或確定材料，可能致設計文具不符市場需求。
10.答案：C
解析：降低重心和增大支撐面積可提高物體穩定性，增加高度會使重心升高，降低穩定性。
11.答案：A
解析：藍牙技術可實現短距離無線通信，用于遠程控制小車；3D 打印技術制作物體模型；激光切割技術切割材料，均與遠程控制小車無關。
12.答案：B
解析：螺絲釘固定提供較強連接強度，使書架更牢固；膠水粘貼可能受時間、濕度等影響連接效果；繩子捆綁牢固程度低且外觀不美觀。
13.答案：B
解析：紙質材料可降解，對環境影響小，符合可持續發展；塑料不易降解，污染環境；陶瓷不易降解且制作能耗高，不適合做一次性餐具。
14答案：A
解析：改變電阻大小可改變電路電流，調節臺燈亮度；電容主要儲存電荷、濾波等；二極管具單向導電性，主要用于整流、穩壓等，與調節臺燈亮度關系不大。
15.答案：A
解析：逆向思維對常規思維反向思考，助于從不同角度看問題，突破傳統思維局限，解決復雜問題；單向思維和固定思維限制思考角度和方式，不利解決復雜問題。
四、問題城堡
1.答案：功能是核心，作品必須滿足特定使用需求。如設計戶外野營燈，照明功能要可靠，亮度、續航需滿足野營需求。成本控制不容忽視，在滿足功能前提下，選合適材料與工藝。例如，可選用性價比高的 LED 燈珠與普通塑料外殼，優化電路設計降低能耗，控制成本。美觀也重要，它能提升產品吸引力與用戶體驗。設計時注重造型簡潔大方、色彩搭配協調，但不能以犧牲功能和大幅增加成本為代價。如野營燈設計成便于握持的形狀，顏色選擇耐臟且與戶外環境適配的色系?？傊谌唛g找到平衡，使作品既實用、經濟，又具一定美觀度。
2.答案：首先全面了解成員技能、特長與興趣，如有的成員擅長機械結構設計，有的精通電子電路，有的善于項目管理。依據項目任務模塊分工，將機械結構設計任務分給擅長此領域成員，電子電路部分交給相關專業成員，項目管理、溝通協調工作由善于組織協調的成員負責。明確各成員職責與任務邊界，制定詳細任務分配表，避免職責不清。同時建立定期溝通機制，確保成員間工作有效銜接，及時解決合作中出現的問題，共同推進項目進展。
3.答案：可能原因如下：一是零件加工精度不足，尺寸偏差大，導致零件配合不緊密，如齒輪加工精度低，齒距不均勻，傳動時會卡頓。二是裝配問題，零件安裝位置有誤或緊固程度不當，像軸安裝偏心，螺絲未擰緊，運行時零件易移位松動。三是材料選擇不當，材料強度、韌性等性能不符要求，如使用低強度材料制作關鍵受力部件，易變形損壞。四是設計缺陷，機構運動學、動力學設計不合理，如傳動比設置不當，導致動力傳遞不暢。
4.答案：從可持續發展角度，優先選可再生材料，如竹材、再生金屬等，這些材料可再生，可減少對不可再生資源依賴。注重材料可回收性，便于產品報廢后回收再利用，降低資源浪費，如金屬、部分塑料材料。避免使用有毒有害材料，防止生產、使用、廢棄過程中污染環境、危害人體健康，如含鉛、汞等重金屬材料。同時考慮材料耐久性，選耐用材料延長產品使用壽命，減少產品更新換代產生的資源消耗與廢棄物。
5.答案：比如傳統背包設計，通常是雙肩背且結構固定。運用創新思維中的發散思維，設計師設計出可變形背包，在日常出行時是普通雙肩包，拉開隱藏拉鏈、調整結構后，可變成單肩挎包或手提包，滿足不同場景攜帶需求，這是功能上創新。再如運用逆向思維，傳統雨傘是從頂部撐開，有設計師設計出從下往上收起的雨傘，收傘時雨水包裹在內，不會弄濕周圍環境，在使用方式上帶來創新。
五、科學探究
1.設計思路：利用濕度傳感器檢測土壤濕度，當濕度低于設定值，傳感器將信號傳至控制電路，控制電路驅動水泵工作，通過水管向花盆澆水；濕度達到設定值，水泵停止工作。
所需材料：濕度傳感器、小型水泵、控制電路板、電池盒及電池、塑料水管、儲水容器、花盆、螺絲、螺母等固定材料。
制作步驟：
將濕度傳感器插入花盆土壤合適位置，連接到控制電路板。
固定儲水容器，將小型水泵安裝在容器底部合適位置，連接好塑料水管，水管另一端引至花盆。
將控制電路板與水泵、電池盒連接，安裝電池供電。
調試裝置，設置濕度傳感器閾值，測試自動澆水功能，根據測試結果調整。
拓展長廊
1.答案：能源利用：采用太陽能與地熱能結合方式。在教室屋頂鋪設太陽能光伏板，將太陽能轉化為電能，供教室照明、電子設備使用。利用地源熱泵系統，冬季從地下吸收熱量為教室供暖，夏季向地下釋放熱量實現制冷。這兩種清潔能源的使用，可大幅減少對傳統化石能源依賴，降低碳排放，實現能源可持續利用。
材料選擇：選用環保、可再生且隔熱隔音性能好的材料。如教室墻壁使用秸稈纖維板，這是一種以農作物秸稈為原料制成的可再生材料，環保且隔熱性能佳；窗戶采用雙層中空玻璃，隔音隔熱效果好，能減少室內外熱量交換與噪音干擾。同時，地面使用竹木地板，竹子生長周期短，可再生，且質感舒適。
空間布局：設計靈活多變的空間布局。教室中間設置可移動的桌椅，方便根據教學活動形式調整布局，如小組討論、大型講座等。在教室一側設置開放式圖書角與綠植區，圖書角便于學生隨時閱讀，綠植區可凈化空氣、調節室內濕度，營造舒適學習環境。教室頂部采用高挑設計，增加空間層次感與采光量，使室內更加明亮開闊。
解析：
能源利用方面：太陽能與地熱能都是清潔、可再生能源，結合使用能滿足教室多種能源需求，符合環保與可持續發展理念，減少對傳統能源依賴，降低運行成本與環境污染。
材料選擇方面：所選材料既考慮環保可再生，又兼顧實用性能，如隔熱隔音、舒適等，從多方面提升教室環境質量，同時體現環保與資源合理利用。
空間布局方面：靈活布局滿足不同教學需求，提高空間利用率；設置圖書角與綠植區，提升學生學習體驗與舒適度；高挑設計增強采光與空間感，營造良好學習氛圍。整體空間布局圍繞學生學習與健康，融合環保與實用設計理念。
2.答案：首先，立即組織緊急會議，讓每位成員清晰、簡潔地闡述自己對設計方案的意見及理由，確保所有成員充分了解不同觀點。然后，帶領團隊成員圍繞項目目標，對各意見進行分析評估，從可行性、對功能實現的影響、成本及時間消耗等方面權衡利弊。若討論后能達成共識，確定最終方案，迅速安排成員按照新方案分工執行，明確各階段時間節點，確保高效推進。若短時間內無法達成一致，參考以往類似項目經驗、相關成功案例，或咨詢領域專家意見，結合項目實際情況做出決策。決策后向團隊成員解釋原因，爭取大家理解與支持，避免影響團隊協作氛圍。同時，在后續過程中密切關注方案實施情況，如有問題及時調整。
解析：緊急會議可集中討論，節省時間，充分交流意見；圍繞項目目標評估能確保決策方向正確；達成共識后迅速分工執行可抓住時間；無法達成一致時參考外部經驗。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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