第二单元 工具与技术 实验操作指南(教用版)-【实验班】2026-2027学年五年级上册科学提优训练（教科版·新教材）

第二单元 工具与技术 1 各种各样的工具 知识要点速记 1.在完成一项活动时，所使用的器具均可称为工具。例如螺丝刀、钉锤、剪刀等。 2.使用工具可以帮助我们省力，让生活更方便，也可以提高我们的工作效率。 3.工具整体遵循由简易构造逐步变为复杂组合，动力从纯人力操作，慢慢发展为机械驱动的演变 规律。 4.书写工具发展顺序：毛笔→钢笔→签字笔（中性笔）。 5.运输工具演变顺序：背篓→扁担→独轮车→四轮平板手推车→汽车。 6.独轮车是一种从古至今都在使用的运输工具。独轮车主要由车轮、车身、扶手、支架组成。 扶手 车轮 车身 →支架 7.独轮车是手推车的一种，常见的手推车还有超市购物车、婴儿车、折叠手推车、轮椅等。 实验操作指南 实验 体验不同运输工具的使用效果 实验目的 体验并对比背篓、扁担、四轮平板手推车这三种运输工具在搬运重物时的使用 效果。 实验材料 多本相同重量的书籍（或其他重物）、背篓、扁担、四轮平板手推车。 实验步骤 1.将书籍整理成重量相同的包裹，确保三种工具搬运的重物重量一致；在教室中确定一条固 定的运输路线。 2.将书籍装入背篓，背好背篓，沿固定的路线行走；记录 注意事项 运输过程中的感受（如是否省力、身体负担、运输速度 1.运输重物时，不要搬运超 等)，填写实验记录单。 过自己承受范围的重物。 3.将书籍分别挂在扁担两端，保持两端重量平衡；用肩膀 2.可根据自己的关注，点增加 扛起扁担，沿固定的路线行走；记录运输过程中的感受， 评价点。 填写实验记录单。 12 4.将书籍整齐码放在四轮平板手推车上，固定好防止滑落；推动手推车沿固定的路线行 走；记录运输过程中的感受，填写实验记录单。 5.整理三种工具的实验记录，从材料、制造成本、使用效果、适用场景等维度对比差异，总 结不同工具的优缺，点。 实验结论 制造 工具 材料 使用效果 适用场景 成本 需用背部承重，对身体负担较 地形复杂、狭窄的通道， 背篓 竹篾 较低 大，运输过程中需保持平衡，速 单次运输量较小 度较慢 利用肩膀承重，两端重物平衡 较平坦的道路，适合搬运 扁担 木材 较低 时较省力，但对肩部压力大，运 少量重物，单次运输量 输稳定性受平衡影响 中等 四轮 利用轮子滚动省力，对身体负担 平坦、宽散的场地，适合 平板 金属 较高 小，运输速度快，稳定性好，可搬 搬运较重、较多的物品 手推车 运更多重物 ●教材研讨答案 1.举例说明从古至今的工具有了怎样的发展，不同的运输工具适用于哪些不同的场景？ ①运输工具经历了从人力到机械的发展：从背篓、扁担等纯人力工具，发展到独轮车、四轮平板 手推车等半机械工具，再到汽车、火车、飞机等现代机械工具。工具越来越省力、高效，运输能力 也越来越强。 ②适用场景：背篓、扁担适合在山路、田间等狭窄、崎岖的地带进行小范围的运输；独轮车、四轮 平板手推车适合进行短距离、路况较好的运输，如工地、集市；汽车、火车适合进行长距离、大批 量的货物运输；飞机适合进行长距离、紧急或贵重物品的运输。 2.运送物体时，背篓、扁担、手推车各有什么优缺点？ 工具 优点 缺点 灵活轻便，适合狭窄山路；解放双手，可 全部重量压在身上，费力；承重有限，易 背篓 同时做其他事 疲劳 能平衡重物，对肩膀压力较分散；可挑两 仍需人力承担重量，费力；对平衡感要 扁担 件货物 求高 利用轮子省力，承重能力强；一次可运大 手推车 体积较大，不适合狭窄、崎岖的路面 量货物 -13 实验班 提优圳练 3.独轮车由哪些部分组成？每个部分各有什么作用？ 独轮车主要由车轮、车身、扶手、支架四部分组成，其中车轮可以减小摩擦，方便移动、省力；车 身可以装载、盛放重物；扶手可以供人握持、控制方向、用力推行；支架可以在停车时支撑车身， 保持稳定。 2 独轮车省力的秘密 知识要点速记 1.杠枉是在力的作用下，能够围绕固定点转动的坚硬物体，杠杆和斜面都属于一种简单机械。 2.杠杆包含三个关键位置： 支点：支撑着杠杆，是杠杆能围绕着转动的固定点。 大石头 小石头 ④ 用力点：在杠杆上用力使杠杆转动的位置，通常是扶手位置。 阻力点：杠杆中阻碍杠杆转动的力的位置。 用力，点 rrAfrsssrtrresrrrrrrsrrrrse 3.根据三个点位置的不同，杠杆的省力情况各不相同。 阻力点 支点 ①省力杠杆：用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离。 ②费力杠杆：用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离 ③既不省力也不费力杠杆：用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离。 4.生活中常见的杠杆： 支点 支点 支点 用力点 用力点 用力，点 阻力点 阻力点 阻力点 支点 用力点 用力点 支点 阻力点 阻力点 支点 阻力点 用力点 5.杠杆不仅可以改变力的方向，还能传递力，扩大力的作用范围。 6。生产生活中的杠杆：羊角锤、开瓶器、老虎钳、起子、手推车、修枝的剪刀、筷子、镊子、钓鱼竿、 船桨等。 7.我们的身体也有很多地方运用了杠杆原理。比如人的手臂绕肘关节运动，可以看作由手臂肌肉 和骨骼组成的杠杆在转动。肘关节是支点，肱二头肌提供动力，重物对手施加阻力。 肱二头肌 动力 阻力 肘关节 (支点) -14 实验操作指南 实验1独轮车搬运重物模拟实验（一） 实验目的 改变用力位置，体验杠杆省力效果的模拟实验。 实验材料 直尺、石块、橡皮。 实验步骤 1.组装模拟装置：将直尺平放在桌面上，用橡皮作为支点垫在直尺下方。把石块放在直尺上 靠近支点的位置，用石块来模拟独轮车的重物。 2.固定支点和重物位置，改变用力位置： ①手在靠近支，点的位置抬起石块，感受用力大小并记录； ②手移动到远离支点的位置抬起石块，感受用力大小并记录； ③手移动到直尺远离支点的一端，然后按压并抬起石块，感受用力大小并记录。 3.对比三次实验的用力感受，整理数据并分析规律。 实验现象 用力的位置 感受到的用力大小 靠近支点 用力较大，石块难抬起 远离支点 用力中等，石块较容易抬起 远离支点的一端 用力较小，石块最容易抬起 实验结论 在支点和阻力（石块）位置不变时，用力位置离支点越远，越省力。 实验2 独轮车搬运重物模拟实验（二)】 实验目的 改变支，点位置，体验杠杆省力效果的模拟实验。 实验材料 直尺、石块、橡皮。 实验步骤 1.组装模拟装置：将直尺平放在桌面上，用橡皮作为支点垫在直尺下方，把石块放在直尺上靠 近支点的位置，用石块来模拟独轮车的重物。 2.改变支点的位置： ①将橡皮放在靠近石块的位置，按压直尺抬起石块，感受用力大小并记录。 ②将橡皮移到远离石块的位置，按压直尺抬起石块，感受用力大小并记录。 ③将橡皮移到远离石块的一端，按压直尺抬起石块，感受用力大小并记录。 3.对比三次实验的用力感受，整理数据并分析规律。 -15 实验班 提优圳练 实验现象 支点的位置 感受到的用力大小 靠近石块 用力较小，石块最容易抬起 远离石块 用力中等，石块较容易抬起 远离石块的一端 用力较大，石块难抬起 实验结论 在阻力（石块）和用力位置（动力点）不变时，支点离阻力越近，越省力。 ●教材研讨答案 1.独轮车省力的秘密是什么？ 独轮车省力是利用了杠杆原理。车轮轴是支，点，重物在车斗，是阻力点（离支点近），手推扶手是 用力点（离支点远）。用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离，所以省力。 2.生活中的杠杆类工具还有哪些作用？ 生活中的杠杆类工具，主要有省力、省距离、方便操作三种作用： ①省力杠杆（用力点远、阻力点近）其作用是省力但费距离。 ②费力杠杆（用力点近、阻力点远）其作用是省距离但费力，可以让动作更灵活。 ③等臂杠杆（支点在中间，两边距离相等）其作用为不省力也不费力，主要用于平衡和测量。 制作独轮车 知识要点速记 1.独轮车结构简单，根据不同的需求，可以对车身、扶手、轮子做相应的设计。 2.制作独轮车的流程：明确任务→设计→制作→测试→交流与评价。 (1)明确任务：根据提供的材料设计和制作独轮车模型，包括车身、扶手和轮子。 (2)设计：设计独轮车的各个组成部分，标注好各部分的用料和尺寸，讨论设计图的合理性和可靠性。 (3)制作：利用所选工具和加工材料，做出车身和轮子，最后组装独轮 车的各个部分。 (4)测试：完成制作后，开展独轮车的稳固性测试和承重测试。 (5)交流与评价：小组展示作品并按评价表自评，然后各组之间互相 评价。 3.轮子被视作人类最古老、最重要的发明之一。大约公元前2000年，带辐条的轮子第一次出现。 1888年，世界上第一条实用橡胶充气轮胎诞生。 4 巧用斜面 知识要点速记 1.像搭在汽车车厢上的木板这样的简单机械，被称为斜面。 -16 2.斜面是一种简单且实用的工具，利用斜面搬运物品能够实现持续且高效的运输；使用斜面提升 物体可以达到省力的效果。 3.斜面具有省力的特性，斜面的坡度越小越省力，坡度越大则越费力。 4.斜面在生活中应用广泛：“S”形的盘山公路、各种斜坡、刀刃、螺丝钉的螺纹、高架桥的引桥等。 实验操作指南 实验 沿着不同坡度斜面提升重物实验 实验目的 比较不同坡度斜面提升重物时的用力大小。 实验材料 木板、木块、重物、橡皮筋、直尺。 实验步骤 1.用橡皮筋挂住重物，直接垂直向上提升重物，用直尺测量并记录橡皮筋的长度，重复3次。 2.用木板和木块搭建坡度较缓的斜面，将橡皮筋挂住重物，沿斜面缓慢向上拉，测量并记录橡 皮筋的长度，重复3次。 3.调整木块高度，搭建坡度较陡的斜面，将橡皮筋拉住重物，沿斜面缓慢向上拉，测量并记录橡皮筋 的长度，重复3次。 4.对比三次实验中橡皮筋的长度，整理数据并分析规律。 实验现象 沿着不同坡度斜面提升重物实验 在不同斜面上提升重 垂直提升重物时 实验次数 物时橡皮筋长度/厘米 我的发现 橡皮筋长度/厘米 坡度较缓 坡度较陡 第1次 12 8.5 10 斜面能省力，坡度越缓 第2次 11.8 8.3 9.8 越省力；橡皮筋伸长越 第3次 12.2 8.6 10.1 长，说明用的力越大。 实验结论， 利用斜面提升重物比直接垂直提升更省力；斜面的坡度越缓，提升重物时橡皮筋 伸长量越小，说明越省力；斜面的坡度越陡，提升重物时橡皮筋伸长量越大，说明省力效果越差。 ●教材研讨答案 1.通过实验，我们可以看出斜面有什么作用？ 通过搭建斜面，我们可以用比直接提升物体更小的力，把重物搬运到高处。生活中常见的盘山 公路、大桥的引桥、螺丝钉上的螺纹等，都是斜面省力原理的应用。 2.不同坡度的斜面，其作用有什么不同？ 坡度越小（斜面越平缓），需要的拉力越小，越省力，但物体移动的距离更长；坡度越大（斜面越 -17 实验班 提优圳练 陡)，需要的拉力越大，省力效果越差，但物体移动的距离更短。斜面的坡度越小，省力效果越 好，但会增加搬运的距离。 妙用滑轮 知识要点速记 1.边缘有凹槽，可绕中心轴转动的轮子叫滑轮。 2.像旗杆顶部的滑轮那样，固定在一个位置转动而不移动的滑轮叫定滑轮。 3.像塔吊的吊钩一样，可以随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。 3.生活中常常能看到人们将多个滑轮组合在一起使用，例如起重机、消防车、电梯等。 实验操作指南 实验1定滑轮模拟实验 实验目的 探究定滑轮在提升重物时的作用。 实验材料 定滑轮装置、支架、细绳、钩码若干。 实验步骤 1.组装定滑轮装置：将定滑轮固定在支架上，确保滑轮能绕中心轴自由转动。 2.在滑轮左侧挂1个钩码作为重物，在右侧挂钩码，直到两侧平衡，记录猜测的 钩码数和实际所需钩码数。 3.重复实验，依次在左侧挂2个、3个钩码，重复步骤2，分别记录猜测的数量和 实验结果。 4.对比每次实验中左右两侧的钩码数量，观察用力方向的变化，整理数据并分析规律。 实验现象 左边原有 达到平衡时右边所需钩码数/个 实验次数 钩码数/个 猜测 实验结果 第1次 1 1 1 第2次 2 2 2 第3次 3 3 3 实验结论 1.定滑轮不省力也不费力：提升重物时，所需的拉力大小等于重物的重力，左右两侧钩码数量 始终相同。 2.定滑轮可以改变用力方向：能将向上拉重物的力，转化为向下拉的力，让操作更方便。 3.定滑轮的核心作用是改变用力方向，而非省力。 -18 实验2动滑轮模拟实验 实验目的 探究动滑轮在提升重物时的省力效果。 实验材料 动滑轮装置、钩码、橡皮筋、直尺、支架、细绳。 实验步骤 1.直接提升重物，用橡皮筋挂住钩码，竖直向上提起，用直尺测量并记录橡皮筋的长度，重复 3次。 2.使用动滑轮提升重物，组装动滑轮装置，将钩码挂在动滑轮下方，用橡皮筋通过细绳拉动动 滑轮提升重物，测量并记录橡皮筋的长度，重复3次。 3.对比实验中橡皮筋的长度，整理数据并分析规律。 实验现象 直接提升重物时 使用动滑轮提升重物 实验次数 橡皮筋的长度/厘米时橡皮筋的长度/厘米 第1次 10.0 5.5 第2次 9.8 5.3 第3次 10.2 5.6 实验结论 1.动滑轮可以省力：使用动滑轮提升重物时，橡皮筋伸长量约为直接提升的一半，说明拉力大 约是物重的一半，省力效果明显。 2.动滑轮不改变用力方向：拉力方向与重物运动方向相同，都是向上。 3.动滑轮的核心作用是省力，但不能改变用力方向。 ●教材研讨答案 1.分别使用定滑轮和动滑轮提升重物，有什么不同的效果？ 使用定滑轮提升重物：可以改变力的方向，但不省力。 使用动滑轮提升重物：可以省力，但不能改变力的方向。 2.生活中，定滑轮和动滑轮各有哪些实际的应用？ 定滑轮应用：旗杆顶部的滑轮、窗帘轨道滑轮、起重机顶部的固定滑轮。 动滑轮应用：起重机吊物挂钩上的滑轮、装修用的手动提升滑轮、部分晾衣架的升降滑轮。 6 给小车安装方向盘 一知识要点速记 1.由较大的轮和较小的轴组成，轮和轴固定在一起转动的机械，叫作轮轴。生活中的水龙头、滑轮 等，尽管在外形上与车轮有所不同，但同样由轮和轴两部分构成，可视为轮轴的变形。 19 实验班 提优圳练 2.轮轴的应用使交通运输变得更加快捷和高效。在运输时间、运输重量、行动灵活性等方面都有 显著提升。 3.扳手拧螺丝：扳手套在螺帽上组成轮轴，此时整个扳手为轮，螺帽部分为轴。 4.生活中常见的轮轴还有：水龙头、门锁把手、汽车方向盘等。 5.转向装置的核心作用：①省力：通过轮轴放大力量，用较小的力就能控制车轮转向；②传递方 向：将手上的转动转化为车轮的偏转，实现车辆方向控制。 6.影响转向效果的关键因素：①车轴长度：车轴越长，转弯半径越小，转向越灵活；车轴越短，转弯 半径越大，行驶越平稳；②轮轴比例：方向盘（轮）越大，省力效果越好，但操作幅度也会增大； ③连接顺滑度：转向装置与车轮的连接是否牢固顺滑，直接影响转向的精准度和顺畅度。 实验操作指南 实验 设计并制作一个转向装置 实验目的 为玩具车制作转向装置 实验材料 玩具车、方向盘、车轴、车轮、铝丝、螺丝、螺母、轴套、联轴器、尖嘴钳、螺丝刀、轴 架等。 实验步骤 1.设计方案：讨论并设计转向装置的方案，画出设计简图，标注材料与结构细节。 2.组装转向部件：用尖嘴钳处理铝丝，连接车轮与联轴器，安装轴套和支架，确保部件转动 顺滑。 3.安装方向盘：将方向盘与车轴通过联轴器固定，连接到玩具车的转向结构上。 4.测试调整：转动方向盘，观察车轮是否能同步偏转，检查转向是否顺畅、无卡顿， 调整部件位置和松紧度。 5.对比优化：尝试不同长度的车轴，对比转向效果，记录差异并改进装置。 实验现象 1.当转动方向盘时，通过联轴器和车轴的传递，车轮会随之偏转，实现车辆的方向控制。 2.车轴较长时，车轮偏转角度更大，转弯半径更小，转向更灵活；车轴较短时，转弯半径更大， 行驶更平稳。 3.若部件安装过紧或连接处卡顿，方向盘转动会费力，车轮偏转不顺畅。 实验结论 1.转向装置利用轮轴原理工作，方向盘是“轮”，车轴是“轴”，通过轮轴传递力，实现省力且精 准的转向控制。 2.车轴长度会影响转向效果：车轴越长，转向越灵活；车轴越短，行驶越平稳；部件连接的顺滑 度、安装的牢固性，直接影响转向装置的工作效率和稳定性。 20 教材研讨答案 1.我们为玩具车设计的转向装置是如何工作的？ 玩具车的转向装置利用了轮轴原理。方向盘是轮，连接车轮的杆是轴。转动方向盘（轮）时，会 带动下方的杆（轴）同步转动，从而控制前轮的角度，实现转向。轮轴结构让我们用较小的力就 能轻松控制方向，同时保证转向灵活、省力。 2.为什么不需要在独轮车上安装方向盘？ 独轮车不需要方向盘，是因为它的结构简单：独轮车只有一个车轮，前进方向直接由推车的人 控制，不需要额外的转向装置。它的主要作用是运输重物，行驶路线大多是直线，靠身体倾斜 和调整手推的方向就能改变行进方向，方向盘反而会增加结构的复杂度，影响稳定性。独轮车 本身就利用了杠杆原理省力，方向盘对它来说是多余的。 7社会发展与工具和技术 知识要点速记 1.工具的演化是人类文明进步的重要标志。技术是人类在认识自然和利用自然的过程中积累的经 验与知识，并在生产劳动中得以体现。比如使用撬棍、搭建斜面、利用轮轴等完成任务。 2.任何技术的背后都有科学原理支撑。例如杠杆技术的科学原理就是“杠杆原理”，它能够指导杠 杆技术在不同场景下正确应用。 3.车辆应用了材料技术、连接技术、动力技术。 4.中国空间站应用航天自动控制技术、空间生物搭载技术、空间遥感与探测技术、真空镀膜技术、空间电 源与储能技术等。 5.印刷术是我国古代四大发明之一，印刷术的出现使书籍快速且大批量的印制成为可能。通过阅读 书籍获取知识成为人类文明传承和发展的重要方式，也促使人们创造出更多新的工具和技术。 6.印刷技术不断发展，从雕版印刷到活字印刷，再到激光印刷。 ●教材研讨答案 1.工具和技术之间有什么联系？ 工具和技术是相互依存、相互促进的关系。技术是工具背后的设计原理与制作方法，工具是技 术实现的具体载体。技术进步推动工具不断升级优化，工具的应用实践又反过来促进技术的完 善与革新，二者共同服务于生产生活，帮助人们更省力、高效地完成任务。 2.同一种技术可以应用在不同工具上吗？请举例说明。 可以。同一种技术原理，能被广泛应用在多种工具上。例如：①杠杆技术应用在独轮车、剪刀、 开瓶器、羊角锤、跷跷板上，实现省力或改变力的方向的效果；②斜面技术应用在盘山公路、螺 丝钉的螺纹、刀刃、斧头、楼梯上，起到省力的作用。③轮轴技术应用在方向盘、水龙头、螺丝 刀、门把手上，实现省力或方便控制的目的。 -21