第五单元 制作省力装置（知识清单）科学人教鄂教版五年级下册

第五单元 制作省力装置（知识清单） 第一部分：知识巩固 第十五课 设计与制作 1. 设计一个项目的一般步骤是任务→制定方案→制作→测试→评估与改进。 2.设计省力装置时首先要准备的是设计方案，然后设计图纸，再制作材料。 3.在工地上把建筑材料运到高处，通常使用的机械有塔吊、起重机、辘轳等。 4.詹天佑(1861—1919)，主持修建了我国第一条自主设计并建造的铁路--京张铁路，这条铁路是“人”字形的。 第十六课 测试与改进 1.测试之后要根据测试发现的问题，改进不足之处 2. 在测试改进时： （1）面对测试得到的信息，要从材料选择的合理性、制作技术的可操作性、产品的实用性等方面进行分析。 （2）将测试得到的信息与任务要求进行对比分析设计上有什么不足。 （3）思考:为什么会是这样的结果?还可以怎样改进?然后制定改进方案。 第二部分：实验探究题 1．科学课上同学们用吸管等材料搭建了塔台模型，并对自己搭建的塔台模型进行检测。 (1)塔台模型搭建活动中，核心环节是（    ）（填字母）。 A．成本 B．测试模型 C．设计 (2)小科组对制作好的塔台模型进行了测试，如图所示。 在实验一中，他们在测试塔台模型的____________能力，在实验二中，他们在测试塔台模型的____________能力。 (3)他们将实验数据记录在下表中： 实验一：承受书的本数（本） 实验二：风力等级 第一次 第二次 第三次 一级风 二级风 三级风 7 7 6 √ √ × 观察表中的数据，这个塔台能够承受书的本数应该记为_________本，能够防御的风力等级为_________级风。 (4)在制作塔台模型时，一同学不小心将一根吸管折弯了，他将弯管恢复成直管后，模型的承重能力将（    ）（填字母）。 A．变大 B．变小 C．不变 【答案】(1)C (2) 顶端承重 抗风 (3) 7 二 (4)B 【分析】在一项工程中，测试是重要环节。它是衡量设计是否达到规范要求的重要方法。塔高、承重、抗风能力和抗震能力为塔台模型制作的必要条件，我们需要测试塔台模型的这几项能力。在测试塔台模型之前，我们要先明确测试标准，测试的方法、标准、工具都需要统一，这样才能保证测试公平且方便对比。 【详解】（1）塔台模型搭建是一个工程设计项目。典型的工程设计流程包括：明确问题（需求）、设计（方案）、制作（实施）、测试（评估）、优化（改进）。其中，“设计”环节是确定模型结构、材料、尺寸等关键要素的基础，决定了模型的基本性能和可行性，是整个活动的核心。成本和测试虽然也很重要，但属于设计后的考虑或评估环节。故选C。 （2）往塔台顶端放置书本，目的是测试塔台能承受多大的垂直压力或重量，这属于“顶端承重”能力。 用风扇吹塔台，模拟风力作用，目的是测试塔台在风载荷下的稳定性，这属于“抗风”能力。 （3）实验1进行了三次测试，分别承受了7本、7本、6本。选取平均值或中间值应该记录为7本；实验2测试了三个等级的风力。在一级风和二级风下模型稳，在三级风下模型不稳定。因此，该塔台能够防御的最高风力等级是二级风。 （4）吸管被折弯意味着其结构受到了损伤，材料可能产生裂纹或内部结构破坏，使其承受应力的能力下降。即使将弯管恢复成直管的外观，其内部的损伤可能依然存在，导致其强度和刚度降低。因此，包含这根受损吸管的塔台模型的整体承重能力很可能会变小。故选B。 2．在学校举行的“科技节模型制作比赛”中，小明利用萝卜、竹棍、细线等材料，制作了“萝卜独轮车”，如图所示： (1)他发现独轮车主要运用了_____________和_____________的机械组合。 (2)在用“萝卜独轮车”搬运重物时，手握（    ）位置更省力。 A．a点 B．b点 C．c点 (3)在制作“萝卜独轮车”时，小明尝试用剪刀的A、B两点去剪细竹棍，你认为______点更容易剪断细竹棍，此时剪刀应用了_____________和_____________的机械原理。 (4)如果“萝卜独轮车”要将一个重物通过斜面A或B（如图）运到顶端平台O位置，你会选择_____________斜面运送，你的理由是：__________________________。 【答案】(1) 轮轴 杠杆 (2)C (3) B 杠杆 斜面 (4) B 斜面B更平缓，斜面越长越省力。 【详解】（1）独轮车的核心是它的车轮，这是一个典型的轮轴结构。轮轴由轮和轴两部分组成，并且它们能绕共同的轴线旋转，独轮车的车把可以看作是轮，而车轮的中心轴就是轴，当我们转动车把时，由于轮的半径比轴大，所以可以省力。整个独轮车可以看作是一个杠杆。杠杆的支点在车轮的中心，我们手施加在车把上的力是动力，重物的重力是阻力。由于动力臂（从支点到车把的距离）比阻力臂（从支点到重物的距离）长，所以这是一个省力杠杆。简单来说，轮轴让我们推车更轻松，而杠杆让我们抬起重物更省力。 （2）这道题的核心是杠杆原理。独轮车本身就是一个省力杠杆，它的支点在车轮的中心。阻力和阻力臂：重物的重力是阻力，重物到车轮中心的距离是阻力臂。这两个因素在这道题里是固定不变的。动力和动力臂：我们手施加的力是动力，手的位置到车轮中心的距离就是动力臂。动力×动力臂=阻力×阻力臂，因为阻力和阻力臂是固定的，所以动力臂越长，所需的动力就越小，也就越省力。在a、b、c三个点中，c点距离支点（车轮中心）最远，因此动力臂最长，所以手握c点最省力。 （3）剪刀是一个杠杆，支点在手柄的连接处。阻力臂变短：B点比A点更靠近支点，所以阻力臂（从支点到剪切点的距离）变短了。动力变小：根据杠杆平衡条件，阻力臂变短，所需的动力就变小，因此B点更容易剪断。杠杆：这是剪刀的核心原理，通过力臂的设计来省力。斜面：剪刀的刀刃是斜面，能减小受力面积，增大压强，从而更容易剪断物体。 （4）斜面的省力程度和坡度有关，坡度越小（斜面越长），所需的推力就越小，也就越省力。对比两个斜面，B斜面的倾斜角度更小、长度更长，所以用B斜面搬运物体更省力。 3．材料阅读：10后的成长，是伴随着科技飞速发展不断进步的。乐乐今年9岁了，爸爸在“六一”儿童节那天给他挑选一款比较有科技含量的礼物——削笔机，保持节日仪式感的同时也让乐乐从小就能感受到科技改变生活的力量。削笔机主要由有机主体、夹笔机构、削笔机构和屑盒几部分组成。 (1)用削笔机削铅笔时，先要收拢耳夹使夹笔孔变大（类似剪刀结构如图丙），才能将铅笔插入固定，其中耳夹运用了（    ）的原理。 A．轮轴 B．斜面 C．杠杆 D．其他 (2)夹紧铅笔后，转动摇柄，就能把铅笔削尖，其中摇柄运用了（    ）的原理。 A．轮轴 B．斜面 C．杠杆 D．其他 (3)如果将图乙摇柄圈起来的部分（摇柄臂）略微伸长，其他结构都不变，此时再去削铅笔所需要的力度比没伸长之前（    ）。 A．更省力一点 B．省力情况不变 C．更费力一点 D．费力少一点 (4)削笔刀能将铅笔削尖的原理是因为削笔刀内部安装了滚刀，仔细观察滚刀的形状，它运用的原理和小刀的刀刃一样，都是利用了（    ）的原理。 A．轮轴 B．斜面 C．杠杆 D．其他 【答案】(1)C (2)A (3)A (4)B 【分析】能够帮助人们降低工作难度或省力的工具装置，都可以叫做机械。螺丝刀、钉锤、剪刀这些机械构造很简单，又叫简单机械。常用的简单机械种类有杠杆、滑轮、轮轴、齿轮、斜面等。 【详解】（1）像撬棍这样的简单机械叫做杠杆。杠杆有三种类型，分别是省力杠杆、费力杠杆和不省力不费力杠杆。用削笔机削铅笔时，先要收拢耳夹使夹笔孔变大（类似剪刀结构如图丙），才能将铅笔插入固定，其中耳夹运用了杠杆的原理。 （2）像螺丝刀、方向盘这样，有一个轮固定在可以转动的轴上的机械叫轮轴。夹紧铅笔后，转动摇柄，就能把铅笔削尖，其中摇柄运用了轮轴的原理。 （3）轮轴有省力作用，在轮上用力带动轴运动时省力；在轴上用力带动轮运动时费力。轴不变的情况下，轮越大越省力。所以将图乙摇柄圈起来的部分（摇柄臂）略微伸长，再去削铅笔所需要的力度比没伸长之前更省力一点。 （4）像搭在汽车车厢上的木板那样的简单机械，叫做斜面。观察滚刀的形状，它运用的原理和小刀的刀刃一样，都是利用了斜面的原理。 1 学科网（北京）股份有限公司 $