第五单元 小小建筑师（期末专项训练）三年级科学上学期（人教鄂教版·新教材）

第五单元 小小建筑师（期末专项训练） 参考答案（含解析） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A B C B B B C C C 题号 11 12 答案 B C 1． B 【详解】木材直接来自自然界的树木，属于天然材料；砖、水泥、玻璃均需经人类加工制成，属于人造材料，故选 B。 2． A 【详解】三角形框架具有稳定性，能将外力均匀分散到三条边，不易变形；四边形、五边形等多边形框架容易变形，稳定性弱，故选 A。 3． B 【详解】拱形结构能将上方的压力分散到两侧的支撑点，减少局部受力，比平面结构、直线结构、折线结构的承载能力更强，故选 B。 4． C 【详解】榫卯结构不仅具有装饰作用，更重要的是能增强木制构件的强度，无需使用钉子即可牢固连接，是中华优秀传统文化的瑰宝，故选 C。 5． B 【详解】物体重心越低越稳定，让塔的底部更重可降低重心，增强稳定性；顶部更重会提高重心，减少高度、用细材料与稳定性无直接正相关，故选 B。 6． B 【详解】国家大剧院屋顶采用类似鸡蛋壳的薄壳结构，重量轻且承载能力强；教室墙壁、校园围栏、教学楼楼梯均不涉及薄壳结构，故选 B。 7． B 【详解】墨斗通过线绳蘸墨汁，拉直后在材料上留下直线痕迹，用于标记；刨子用于刮平木料，凿子用于挖槽，锯用于切割材料，故选 B。 8． C 【详解】古代主要使用天然材料，近代出现砖、瓦等人造材料，现代钢材、混凝土广泛应用，未来会研发更多环保节能新型材料；钢材和水泥均为现代常用材料，无明显先后顺序，故选 C。 9． C 【详解】圆柱受力时能将压力均匀分散到整个表面，无棱角集中受力的问题，因此在相同材料、高度、底面周长的情况下，承载能力最强，故选 C。 10． C 【详解】连接牢固、重心偏低、测试改进均有利于制作稳定模型；随意选材料不考虑强度，会导致模型易损坏、不稳定，故选 C。 11． B 【详解】茅以升 1933 年主持建造钱塘江大桥，这是他主持的第一座重要桥梁；武汉长江大桥是其后续主持建造的项目，南京长江大桥、赵州桥与他无关，故选 B。 12． C 【详解】天然材料无需人类加工，可直接从自然界获得；人造材料需加工制成，二者坚固程度、用途多少无绝对优劣，需根据需求选择，故选 C。 13． 硬度；玻璃 【详解】石材硬度高、耐磨损，适合作为外墙和地面材料；玻璃透明、透光性好，能增加室内亮度，是建筑窗户的常用材料。 14． 形状；外力 【详解】框架稳定性由形状决定，三角形的三条边相互支撑，能将外力均匀分散到各边，避免局部受力过大变形；其他多边形缺乏这种相互支撑的特性，易变形。 15． 跨度；支撑条 【详解】桥梁模型的核心要求是跨越一定跨度并承载重量，桥面弯曲说明支撑不足，添加支撑条可增强桥面承重能力，减少变形。 16． 锯；刨子 【详解】锯的薄钢片上有尖齿，通过拉动切割木材或石料；刨子的刀片可刮平木料表面，去除凸起部分，提高木材平整度，便于后续加工。 17． 选材；测试 【详解】建筑模型制作需遵循 “设计→选材→组装→测试→改进” 的流程，选材需考虑材料强度、易加工性，测试可发现模型问题，为改进提供依据。 18． 钢材 【详解】钢材强度高、韧性好，与混凝土结合（形成钢筋混凝土）后，能承受巨大压力和拉力，解决了传统材料（如木材、石材）强度不足的问题，使高层建筑和大跨度桥梁成为可能。 19． × 【详解】天然材料（如木材、石材）在古代和现代建筑中均有广泛应用，例如木屋、石墙等，并非所有建筑材料都是人造材料，题干错误。 20． × 【详解】四边形框架的不稳定性是由形状特性决定的，即使使用更粗的材料，也无法从结构上解决易变形的问题，需添加斜杆转化为三角形才能增强稳定性，题干错误。 21． √ 【详解】拱形结构的弧形设计能将上方垂直压力转化为向两侧的水平分力，分散到支撑点，减少局部受力，因此承载能力强，题干正确。 22． √ 【详解】榫卯结构通过凹凸部位连接，无需钉子即可牢固固定，增强构件强度，同时其精巧的结构设计具有较高观赏性，体现了中国传统工艺智慧，题干正确。 23． × 【详解】制作建筑模型时，材料强度直接影响模型的稳定性和承载能力，仅关注外观忽略强度，会导致模型易损坏、无法满足使用要求，题干错误。 24． √ 【详解】茅以升因童年目睹文德桥坍塌，立志建造结实的桥梁，长大后主持建造钱塘江大桥、武汉长江大桥，为我国桥梁事业作出巨大贡献，题干正确。 25．建筑材料 类别 / 特点 木材 天然材料，质地较轻便，具有一定韧性 水泥 人造材料，可凝固硬化成混凝土 砖 人造材料，以黏土为原料烧制而成 石材 天然材料，硬度高、耐久性强 【详解】木材来自自然界的树木，石材来自岩石开采，均为天然材料；水泥是石块磨粉后加工制成，砖以黏土为原料烧制，均为人造材料，且水泥与砂石混合后可凝固成混凝土。26．答： 26.答：天然建筑材料：①木材，来自自然界的树木，砍伐后经简单加工（如切割、打磨）即可使用；②石材，来自岩石开采，经切割、抛光后用于建筑。 人造建筑材料：①砖，以黏土为主要原料，经成型、干燥、烧制而成；②水泥，将石灰石、黏土等磨成粉末，与其他物质混合，经高温煅烧等工艺制成，加水后可凝固硬化。 【详解】天然材料与人造材料的核心区别在于是否需人类加工，举例需结合生活实际，说明来源或制作过程，体现二者差异。 27．答 ：三角形框架的三条边相互连接、相互支撑，形成稳定的几何结构，当受到外力时，能将外力均匀分散到三条边上，避免局部受力过大导致变形；而四边形框架的四条边缺乏这种相互支撑的特性，受到外力时，容易发生形状改变（如变成平行四边形），因此三角形框架比四边形框架更稳定。 【详解】从 “受力分散” 的结构特性切入，对比两种框架的受力差异，解释稳定性不同的原因。 28．答：① 控制高度，确保不低于 20 厘米，符合模型尺寸要求；② 降低重心，如让底部更重或底座更宽，增强稳定性，避免倾倒；③ 保证连接牢固，使用胶带、牙签等工具固定部件，防止组装后部件脱落；④ 选择合适材料，如用较粗的竹签、硬纸板，保证模型强度（答出 3 点即可）。 【详解】结合塔模型的设计要求（高度、稳定性、连接牢固），从尺寸、结构、材料等方面提出注意事项，具有实用性。 29．榫卯结构：是中国古代建筑、家具及木制构件的主要连接方式，无需使用钉子，通过构件上的凹凸部位（凸出部分叫 “榫”，凹进部分叫 “卯”）相互咬合结合。 作用：① 增强结构强度，使木制构件连接牢固，不易松动；② 避免使用金属钉子，减少钉子生锈对构件的损坏，延长使用寿命；③ 具有较高的观赏性，体现传统工艺的精巧与美观。 【详解】先定义榫卯结构，再从 “实用” 和 “装饰” 两方面说明作用，结合古代建筑和家具的使用场景，体现其价值。 30．① 古代：主要使用天然材料，如草、土、木材、石材；特点是易获取、加工简单，但强度较低、耐久性有限，适用于低矮、简单的建筑（如茅草屋、石墙）。 ② 近代：出现砖、瓦、琉璃等人造材料；特点是比天然材料更坚固、耐用，美观度提升，可建造结构更复杂的建筑（如砖瓦房屋、宫殿）。 ③ 现代：广泛使用钢材、混凝土（水泥与砂石混合）等人造材料；特点是强度高、韧性好、承载能力强，能建造高层建筑、大跨度桥梁（如摩天大楼、斜拉桥）。 【详解】按 “古代→近代→现代” 的时间顺序，分别说明各阶段主要材料及特点，体现建筑材料随技术进步的发展趋势。 31．（1）控制无关变量 （2）圆柱；三棱柱 （3）圆柱；均匀分散 （4）在立柱内部添加支撑条（或增加立柱壁厚、选择更硬的纸张等，合理即可） 【详解】（1）对比实验需控制无关变量，确保仅变量（立柱形状）影响实验结果，避免材料、高度、底面周长等因素干扰结论。（2）圆柱受力均匀，承载能力最强，预测承载钩码最多；三棱柱棱角易集中受力，承载能力最弱，预测承载钩码最少。（3）实验结论基于圆柱的结构特性 —— 压力均匀分散，无局部受力集中问题，因此承载能力最强。（4）改进方法需针对三棱柱的弱点（受力集中），如添加支撑条分散压力、增加壁厚增强强度，均可提高其承载能力。 ( 答案 第 1 页 共 7 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五单元 小小建筑师（期末专项训练） 三年级科学上学期（人教鄂教版2024） 第一部分：知识回归 1. 生活中常见的建筑材料及特点、用途： （1）木材：天然材质，质地较轻便，具有一定韧性，可用于建筑框架、门窗、地板等，但易受虫蛀、潮湿影响。 （2）石材：硬度高、耐久性强，如大理石、花岗岩，可用于建筑外墙、地面、纪念碑等，能承受较大压力，但搬运和加工难度较大。 （3）钢材：强度高、韧性好，不易变形，可用于高层建筑的承重框架、桥梁结构等，适应多种复杂建筑需求。 （4）水泥：粉末状材料，与水、砂石混合后能凝固硬化，形成坚实整体（混凝土），可用于建筑地基、墙体、路面等，是现代建筑中重要的胶结材料。 （5）玻璃：透明、采光性好，可用于建筑窗户、幕墙，能增加室内亮度，但易碎，现在多使用钢化玻璃提高安全性。 （6）涂料：涂覆在建筑表面，可起到装饰、保护作用，如墙面涂料能防潮、防腐蚀，还能美化建筑外观。 （7）砖：块状材料，质地坚硬，可用于砌筑墙体，具有一定的保温、隔音效果，是传统建筑中常用的墙体材料。 2. 建筑材料的分类： （1）天然材料：能直接从自然界获得并加以使用的材料，如木材（来自树木）、石材（来自岩石开采）。 （2）人造材料：不能直接从自然界获得，需经人类加工制成的材料，如砖（以黏土为原料，经干燥、烧制而成）、水泥（石块磨成粉末后，与其他物质混合加工制成）、玻璃（以多种物质为原料，经高温熔炼等工艺加工而成）。 3. 结构稳定性的影响因素： （1）架形状：不同形状的框架稳定性不同。三角形框架不易变形，稳定性强；四边形、五边形框架容易变形，稳定性弱。若想让不稳定的框架（如四边形）变得稳定，可在框架内部添加斜杆，将其分割成多个三角形。 （2）重物位置：在柱状结构（如纸筒）上固定重物时，重物位置越低，结构越稳定。例如，重物固定在纸筒底部时，纸筒不易倾倒；固定在顶部时，纸筒容易倾倒。 4. 结构承载能力的特点： （1）不同形状立柱：相同材料制成的空心立柱，承载能力不同。在常见的三棱柱、四棱柱、圆柱中，圆柱的承载能力通常最强，因为圆柱受力时能将压力均匀分散到各个方向；三棱柱和四棱柱受力时，棱角处易集中压力，承载能力相对较弱。 （2）拱形结构：拱形结构能将上方的压力分散到两侧的支撑点，比平面结构的承载能力更强。例如，桥梁采用拱形结构，能更好地承受车辆、行人的重量，常见的石拱桥就是利用了拱形结构的优势。 （3）薄壳结构：类似鸡蛋壳的弧形结构，能将外力均匀传递到整个结构表面，具有重量轻、承载能力强的特点，如国家大剧院的屋顶、体育馆的穹顶都采用了薄壳结构。 5. 建筑模型的制作流程： （1）设计阶段：根据任务单要求，确定模型类型（塔或桥梁），画出设计图，标注各部分的材料、尺寸（如塔的每层高度、桥梁的桥墩间距），明确组装顺序。 （2）选材阶段：选择身边易得、适合加工的材料，如竹签、胡萝卜（用于制作塔的框架，胡萝卜可作为连接节点）、纸卷（用于制作桥墩、塔柱）、硬纸板（用于制作桥面、塔的平台）、胶带、剪刀等。 （3）组装阶段：按照设计图逐步组装，先搭建主体结构（如塔的底座、桥梁的桥墩），再安装次要部件（如塔的围栏、桥面的护栏），确保连接牢固，可使用胶带、牙签等辅助固定。 （4）测试与改进阶段：组装完成后，测试模型的稳定性（如轻轻推动塔模型，观察是否倾倒）和承载能力（如在桥梁模型桥面放置重物，观察是否变形）。若发现问题（如塔易倾倒、桥梁承重后桥面弯曲），需分析原因并改进（如增加塔的底座重量、在桥面下方添加支撑条）。 第二部分：提升训练 一、选择题 1. 下列建筑材料中，属于天然材料的是（ ） A. 砖 B. 木材 C. 水泥 D. 玻璃 2. 小明用吸管制作框架，想让框架最稳定，应选择的形状是（ ） A. 三角形 B. 四边形 C. 五边形 D. 六边形 3. 下列结构中，承载能力最强的是（ ） A. 平面结构 B. 拱形结构 C. 直线结构 D. 折线结构 4. 关于榫卯结构的描述，错误的是（ ） A. 无需使用钉子 B. 能增强木制构件强度 C. 只有装饰作用 D. 是中华优秀传统文化瑰宝 5. 制作塔模型时，为了让塔更稳定，应采取的措施是（ ） A. 让塔的顶部更重 B. 让塔的底部更重 C. 减少塔的高度 D. 用更细的材料 6. 下列建筑中，主要利用薄壳结构的是（ ） A. 教室墙壁 B. 国家大剧院屋顶 C. 校园围栏 D. 教学楼楼梯 7. 下列工具中，古代工匠用于在木材上标记直线的是（ ） A. 刨子 B. 墨斗 C. 凿子 D. 锯 8. 关于建筑材料的发展，说法正确的是（ ） A. 古代主要使用人造材料 B. 现代才出现砖、瓦等材料 C. 未来会出现更多环保节能材料 D. 钢材的出现比水泥早 9. 用相同的纸折成不同形状的空心立柱（高度相同），承载能力最强的是（ ） A. 三棱柱 B. 四棱柱 C. 圆柱 D. 五棱柱 10. 下列行为中，不利于制作稳定建筑模型的是（ ） A. 连接部件时固定牢固 B. 让模型重心偏低 C. 随意选择材料，不考虑强度 D. 测试后根据问题改进模型 11. 茅以升主持建造的第一座重要桥梁是（ ） A. 武汉长江大桥 B. 钱塘江大桥 C. 南京长江大桥 D. 赵州桥 12. 下列关于天然材料和人造材料的区别，说法正确的是（ ） A. 天然材料比人造材料更坚固 B. 人造材料能直接从自然界获得 C. 天然材料无需人类加工 D. 人造材料的用途比天然材料少 二、填空题 13. 建筑材料中，石材的特点是______高、耐久性强，适合用于建筑外墙和地面；______的特点是透明、采光性好，适合用于建筑窗户。 14. 框架结构的稳定性与______有关，三角形因能均匀分散______，所以稳定性强；其他多边形框架可通过添加斜杆转化为多个三角形增强稳定性。 15. 制作桥梁模型时，需确保桥面能跨越一定______，且能承载规定重量，测试时若桥面弯曲，可在桥面下方添加______增强支撑。 16. 古代建筑工具中，______通过薄钢片上的尖齿拉开木材或石料，______用于将木料表面刮平，提高木材的平整度。 17. 建筑模型的制作流程包括设计、______、组装、______和改进，其中设计阶段需画出设计图，标注材料和尺寸。 18. 现代建筑中，______和混凝土的广泛应用，使建造高层建筑和大跨度桥梁成为可能，解决了传统材料强度不足的问题。 三、判断题 19．所有建筑材料都是人造材料，天然材料不能用于建筑。（ ） 20. 四边形框架只要用更粗的材料，就能和三角形框架一样稳定。（ ） 21. 拱形结构的承载能力强，是因为它能将压力分散到两侧支撑点。（ ） 22. 榫卯结构不仅实用，还具有观赏性，体现了中国传统工艺的智慧。（ ） 23. 制作建筑模型时，无需考虑材料的强度，只要外观好看即可。（ ） 24. 茅以升从小立志造桥，最终为我国桥梁事业作出了巨大贡献。（ ） 四、连线题 25．连线。 建筑材料 类别 特点 木材 人造材料 可凝固硬化成混凝土 水泥 天然材料 质地较轻便，具有一定韧性 砖 人造材料 以黏土为原料烧制而成 石材 天然材料 硬度高、耐久性强 五、简答题 26．请举例说明生活中常见的天然建筑材料和人造建筑材料（各举 2 例），并简要描述它们的来源或制作过程。 27．为什么三角形框架比四边形框架更稳定？请结合结构特性简要解释。 28．制作塔模型时，为了保证模型稳定且符合要求，需要注意哪些方面？（答出 3 点即可） 29．什么是榫卯结构？它在古代建筑和家具中有什么作用？ 30．简述建筑材料从古代到现代的发展变化，说明每种发展阶段的主要材料及特点。 六、实验题 31．探究 “不同形状立柱的承载能力” 实验： ① 用相同的 A4 纸，分别折成三棱柱、四棱柱、圆柱三种空心立柱（高度均为 15 厘米，底面周长相同）； ② 在每个立柱顶部缓慢放置 50 克的钩码，直到立柱变形，记录能承载的钩码总数； ③ 重复实验 3 次，取平均值，分析实验结果。 （1）实验中，“相同的 A4 纸”“高度 15 厘米”“底面周长相同” 的目的是______，确保实验结果仅由立柱形状这一变量引起。（2）预测实验结果：承载钩码数量最多的是______，最少的是______。（3）实验结论：在材料、高度、底面周长相同的情况下，的承载能力最强，因为它能将压力______到整个表面，不易集中受力变形。 （4）若想让三棱柱立柱承载更多钩码，可采取的改进方法是（答出 1 点即可）。 答案第2页，共7页 第1页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $