第三单元 运动和力 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）

第三单元 运动和力 1 拆解我的小车模型 知识要点速记 1.科学家常利用实物模型开展研究，我们也可借助研究小车模型来研 9099 究月球车。 2.小车一般有车架、电池、车轮等结构。电池驱动小电机产生动力。 3.月球车模型的结构有导航相机、天线、太阳能电池板、轮子等。 4.月昼时，月球车张开翼面吸收太阳能，为月球车提供电能。 5.“玉兔”号月球车向阳的3个轮子，被照射的时候温度最高达一百多摄氏度，另外3个被遮挡的 轮子的温度只有零下十几摄氏度，轮子温差极大。因此，轮子的材料要耐高温、抗低温。 6.月球表面崎岖不平。为了保证“玉兔”号月球车的行驶和越障能力，采用独特的悬架设计、六轮 独立驱动、四轮独立转向的构型方案。 7.为了满足不同的需要，人们发明和改进了不同类型的车辆。例如太阳能汽车、消防车、赛车、收 割机等。 ●教材研讨答案 1.通过拆解、分析小车模型，我们对小车的认识有哪些变化？ 通过拆解，我们从只知道“小车会跑”，变成清楚了解小车的结构、各部分的作用以及它们怎样 配合运动。我们认识到：小车由车身、车轮、车轴、动力装置等部分组成，各部分分工合作，才能 让小车平稳、顺利地行驶。 2.与普通小车模型相比，月球车模型的结构有哪些特殊的地方？这些特殊之处与月球环境有什 么联系？ ①六轮、宽轮：适应月球崎岖、多碎石、松软尘土的路面，不容易翻车、陷进土里。②车轮花纹： 增大摩擦力，防止打滑。③抗震结构：应对月球表面的颠簸。④太阳能板：靠太阳能供电。 2用重物驱动小车 知识要点速记 1.重力是地球对地球上的一切物体施加的吸引力。它无须接触物体就能对物体施加引力。重力 的方向总是竖直向下。 2.在重力的作用下，苹果会掉落到地面，抛向空中的小球也会落回地面。物体的质量越大，所受 的重力越大。 3.拉动小车的力是垫圈的重力产生的。 4.拉小车的绳子长度约等于桌子的高度。 -22 5.在研究垫圈数量和小车运动变化的实验中，要测量多次，求平均值。我们也可以通过改变垫圈 的数量来控制小车的运动快慢。 6.力可以改变物体的运动状态。例如，用手挡住小车，可以让它停止。 实验操作指南 实验 探究小车运动快慢与垫圈数量的关系 实验目的， 了解小车运动快慢与垫圈数量的关系。 实验材料 小车、绳子、回形针、垫圈、秒表。 实验步骤 注意事项 1.标明小车运动的起，点和终点，每次实验都要从起点开 小车快要冲出桌面时用手挡住小 始，终点结束。 车，防止小车被摔坏。 2.在回形针挂钩上一个一个地增加垫圈，直到小车可以 运动起来。 3.小车能运动起来后再逐渐增加垫圈，观察小车的运动是怎样变化的。 4.记录每次的垫圈数量和小车运动的时间。 5.重复做三次实验，取实验的平均值作为实验结果。 实验记录，挂5个垫圈时，刚好能使小车运动起来。垫圈个数增加得越多，小车从起点到 终点所用的时间越短。 实验结论垫圈重力达到一定程度，小车才会运动起来。挂的垫圈数量越多，拉力越大，小 车从起，点到终点的时间越短，小车运动的速度越快。 ●教材研讨答案 1.驱动小车运动的力是怎样产生的？小车运动快慢与力的大小有什么关系？ 驱动小车的力来自悬挂重物的重力，重物被地球吸引向下拉，通过绳子给小车一个拉力，让小车 运动起来。拉力越大，小车运动得越快；拉力越小，小车运动得越慢。 2.在重复实验中，测量数据的差异是怎样造成的？ 数据不一样主要是因为：每次松手的力度、时机不同；桌面摩擦力、小车起步快慢有微小差别； 计时、读数时会出现一点点误差。 3.除了用“●”符号的数量表示小车运动快慢之外，我们还有其他表示方法吗？ ①记录运动时间，用时越短速度越快。 ②统计相同时间行驶距离，距离越远速度越快。 ③绘制折线、柱状图直观对比快慢。 -23 实验班 是优圳练 3 用弹力驱动小车 知识要点速记 1.像橡皮筋这样的物体在受到外力作用时，形状很容易改变。在物体形状改变时，它们会产生一 个要恢复原来形状的力，这个力叫弹力。当橡皮筋恢复到原来的形状后，弹力消失。 2.拉长的橡皮筋具有能量，释放后可以产生动力。 3.把橡皮筋连接起来，一端固定在车架上，另一端固定在车轴上。转动车轮，让橡皮筋在车轴上缠 绕，松开手，车轮就会转动。 4.小车运动方向与橡皮筋在小车车轴上缠绕方向有关。小车运动方向和橡皮筋缠绕的方向相反。 5.生活中的弹力应用：撑杆和海绵垫、健身球、蹦床、跳板。 6.“玉兔”号月球车用镂空金属筛网轮代替橡胶轮胎，既能适应月球极端温差和真空环境，又能防 陷防滑、轻松穿越月面地形。 实验操作指南 实验 探究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系 实验目的 探究小车运动距离与弹力大小的关系。 实验材料 橡皮筋、小车、软尺、记录单。 实验步骤 注意事项 1.组装用橡皮筋驱动的小车。 每次实验都要从相同的起点开 2.把橡皮筋连接起来，一端固定在车架上，另一端固定在 始，并准确找到终点，用软尺测量 车轴上。 出距离并及时记录。 3.转动车轮，让橡皮筋在车轴上缠绕，松开手车轮就会 转动。 4.分工合作，一人缠绕橡皮筋，一人记录，其他人测量。 5.在小车的车轴上缠绕不同圈数的橡皮筋，相同圈数实验三次。 6.算出三次的平均数作为实验结果。 实验记录， (数据仅供参考) -24 探究橡皮筋缠绕圈数与小车行驶距离的关系实验记录表 橡皮筋缠 实验 从起点到终点的距离/厘米 小车行驶距离 绕的圈数/圈次数 测量距离 平均距离 (远、中等、近) 1 50 4 2 54 52 近 3 52 1 108 8 2 105 106 中等 3 105 1 168 12 2 159 163 远 3 162 实验结论 用橡皮筋可以驱动小车。在一定限度内，橡皮筋缠绕的圈数越多，橡皮筋拉 伸的长度越长，橡皮筋产生的弹力越大，驱动小车行驶的距离越远。 ●教材研讨答案 1.橡皮筋在车轴上缠绕的圈数与小车行驶的距离有什么关系？所有小组的实验数据都支持这个 结论吗？ 在一定范围内，橡皮筋缠绕的圈数越多，小车行驶的距离越远。并不是所有小组的数据都完全 支持这个结论，因为实验中会有误差、摩擦力、小车差异等影响。 2.不同小组的数据有哪些相同和不同？如果有差异，造成差异的原因可能是什么？ 相同点：整体趋势一致—圈数越多，行驶越远。 不同点：具体距离数值不一样。 差异原因：①小车轻重、车轮摩擦力不同；②橡皮筋粗细、弹性不同；③地面粗糙程度不同；④缠 绕松紧、松手力度不一样；⑤测量距离时存在误差。 3.驱动车轮转动的力来自哪里？除了重力和弹力，还有哪些力可以驱动小车？ 驱动力来自橡皮筋的弹力（橡皮筋形变后要恢复原状，产生动力）。还可以用风力、反冲力、电 力、磁力等驱动小车。 4 测量力的大小 知识要点速记 1.科学上统一规定用牛顿作为力的单位，简称牛，用符号N表示。它是以英国著名物理学家牛顿 的名字命名的。 2.弹簧测力计是根据“在弹性限度内，受到的力越大，形变程度越大”的原理制作的。 3.弹簧测力计的组成：提环、弹簧、指针、刻度板、挂钩。 -25 实验班 提优圳练 4.弹簧测力计是测量力大小的一种工具。 提环 5.使用弹簧测力计的注意事项。 (1)使用前应该轻轻地来回拉动几下挂钩，防止卡壳。 -弹簧 (2)拿起测力计，先检查指针是不是指在“0”的位置。 指针 (3)弹簧伸长的方向必须和所测力的方向在一条直线上。 刻度 (4)读数时，视线与指针相平。 挂钩己 (5)测量的力不能超过测力计刻度标出的最大数值。 6.分度值是指计量器具的最小刻度值，即相邻两刻度线之间所代表的量值。它决定了测量的精确 程度。 7.日常生活中对物体“重量”的描述实际是指“质量”，用“千克”来表示；而在科学上“重量”是指 “重力”，用“牛”(N)来表示。 8.“玉兔”号月球车的设计质量为137千克，它在地球上受到的重力约1343牛。当月球车登上月 球时，它的质量不变而受到的重力却大大减小，只有约224牛。月球引力只有地球的约1/6，所以 物体在月球上受到的重力会变成地球上的约1/6。 @教材研讨答案 1.分析实验数据，我们还有什么发现？ 物体越重，受到的重力越大，弹簧测力计的示数就越大；在弹性范围内，拉力越大，弹簧伸长的长 度越长，伸长长度和受力大小有一定规律。 2.如果将弹簧测力计中的弹簧换成橡皮筋，还可以用来测量力的大小吗？ 可以粗略测量，但不适合精确测力。因为橡皮筋也能受力伸长，利用弹性形变可以测力；但橡 皮筋刻度不均匀、容易疲劳变形、弹性不稳定，精度差，不能像弹簧测力计那样准确测量力的 大小。 3.生活中哪些地方还用到弹力？这些弹力是怎样产生的？ 生活应用：撑竿跳高、蹦床、拉力器、沙发弹簧、圆珠笔按动装置、橡皮筋、弓箭等。产生原因：物 体受到外力发生形状改变（形变），想要恢复原来的形状，就会产生弹力。 5 摩擦力的比较 知识要点速记 1.一个物体在另一个物体表面运动时，两个物体的接触面会发生摩擦，运动物体会受到一种阻碍 运动的力，这种力叫摩擦力。 2.相同条件下，同一物体滚动时受到的摩擦力小于滑动时的摩擦力。 3.轮子可以看作移动的滚木。人类发现可以用滚动的方式前进，这是一个了不起的创举。 4.摩擦力的大小是可以测量的。我们用弹簧测力计沿水平方向拉一个物体，刚好能使这个物体运 动起来的力就是它受到的摩擦力。 5.摩擦力的大小与物体的质量、接触面的粗糙程度、运动方式有关。物体质量越大、接触面越粗糙，摩 -26 擦力越大。 6.生活中增大摩擦力的应用：鞋底的花纹、汽车轮胎的花纹、台阶上的条纹、下雪天给轮胎装防滑链等。 7.生活中减小摩擦力的应用：滑冰鞋、旅行箱下装有小轮子、给链条上油等。 实验操作指南 实验 比较不同情况下小车所受摩擦力的大小 实验目的 探究摩擦力大小与运动方式、接触面粗糙程度、物体质量的关系。 实验材料 小车模型、弹簧测力计、不同粗糙程度的接触面、钩码。 实验步骤 1.保持接触面、小车质量不变，先让车轮制动，用弹簧测力计匀速拉动小车，记录实验结果。 2.再让车轮自由滚动，用同样方式拉动小车，记录拉力，对比两次数据。 3.保持小车质量、车轮制动不变，分别在光滑接触面和粗糙接触面上拉动小车，记录两次拉力 并对比。 4.保持接触面、车轮滚动不变，先拉动质量较小的空车，记录拉力；再在小车上加钩码，增大质 量，拉动并记录拉力，对比两次数据。 5.整理所有实验数据，分析不同因素对摩擦力的影响。 实验现象 实验项目 预测结果 实测结果 制动 大 0.8牛 车轮制动和滚动 滚动 小 0.2牛 光滑接触面 较小 0.6牛 车轮的光滑程度 粗糙接触面 较大 1.0牛 质量小 较小 0.2牛 小车质量大小 质量大 较大 0.4牛 实验结论 1.运动方式影响：滑动摩擦力大于滚动摩擦力，车轮滚动能显著减小物体受到的摩擦力； 2.接触面影响：接触面越粗糙，物体受到的摩擦力越大；接触面越光滑，摩擦力越小； 3.物体质量影响：物体质量越大，对接触面的压力越大，受到的摩擦力也越大； 4.摩擦力的大小与运动方式、接触面粗糙程度、物体质量三个因素有关，可通过改变这些 条件来增大或减小摩擦力。 -27 实验班 提优圳练 @教材研讨答案 1.影响小车所受摩擦力大小的因素有哪些？ ①物体的轻重：物体越重，摩擦力越大；物体越轻，摩擦力越小；②接触面的粗糙程度：接触面越 粗糙，摩擦力越大；接触面越光滑，摩擦力越小；③运动方式：滑动摩擦力大，滚动摩擦力小。 2.“玉兔号”月球车的设计是怎样帮助它利用或克服摩擦力的？ ①增大有益摩擦：月球车车轮有凹凸花纹，增大和月壤的摩擦力，防止打滑，方便平稳行驶； ②减小有害摩擦：采用宽大车轮、多轮结构，减小对月面的压力；车轮用滚动方式前进，用滚动 摩擦代替滑动摩擦，减小行驶阻力，更容易前进。 3.生活中哪些地方需要增大摩擦力？哪些地方需要减小摩擦力？ ①增大摩擦力：鞋底花纹、轮胎花纹、刹车装置、瓶盖竖纹、体操运动员抹镁粉、防滑垫等；②减 小摩擦力：给车轴加润滑油、行李箱装轮子、轮滑鞋、滚珠轴承、滑梯打磨光滑等。 6 制作“月球小车” E 知识要点速记 1.完成一项工程任务的基本步骤： (1)明确任务：明确任务的具体要求是什么。 (2)制订方案：谈论可能遇到的问题和解决方法，制订最优方案。 (3)实施方案：根据方案，团队协作，对材料进行加工、制作和组装。 (4)测试与改进：根据任务要求进行测试，反思方案和实施过程中的问题，进一步调整、改进。 (5)展示与交流：展示作品，交流经验，评价并改进作品 2.设计和制作一辆“月球小车”，使其载重1块橡皮，穿过凹凸不平的沙地（模拟月球表面）：材料价 格不超100元；质量不大于100克；能载重1块橡皮，在10秒内通过测试沙坑。 3.绘制设计图时从多个角度画出小车，可以更加全面地反映它的结构，标注主要部分的尺寸。 实验操作指南 实验 制作“月球小车” 实验目的 体验完整的工程实践流程。 实验材料，车架材料（塑料板/多孔板、扎带）、车轮与车轴（大 尺寸防滑轮胎、齿轮)、动力系统（小电动机、太阳能电池板、导 线、绝缘套)、固定工具（螺丝、螺丝刀、剪刀、热熔胶枪）、测试材 料（橡皮、模拟月面的沙坑/凹凸沙地）。 实验步骤 1.明确任务与设计 -28 ①分析任务要求：小车需载重1块橡皮，在10秒内通过凹凸沙地； ②绘制设计图，标注部件尺寸，选择轻量化、防滑的材料； ③填写材料清单，计算质量与成本，确保符合限制条件。 2.制作车架 ①用扎带连接多孔板制作车架，将齿轮安装在车轴上，确保车轴转动顺滑； ②车架结构需保证稳定性，预留电动机和太阳能电池的安装位置。 3.安装车轮与动力系统 ①将防滑车轮安装在车轴上，用扎带固定小电动机，使其与车轴齿轮啮合； ②固定太阳能电池支架，将电池板安装在支架上，确保受光角度合理。 4.电路连接与组装 ①将太阳能电池的导线与小电动机导线连接，套上绝缘套，防止短路； ②检查各部件连接是否牢固，调整齿轮啮合间隙，确保车轮转动顺畅。 实验现象 组装完成后，在光照充足的条件下，太阳能电池板为电动机供电，带动齿轮和车轮转动，小车 能向前行驶。 实验结论 大尺寸防滑车轮、轻量化车架，是小车适应凹凸沙地、完成载重任务的关键。 7评价“月球小车” 一知识要点速记 1.完成制作后，需要在模拟环境中对小车进行测试，检验其性能是否达标。根 据测试中发现的问题，进行分析和改进，不断优化设计。 2.检查作品与设计方案是否一致；设计评价表并进行测试；根据任务要求，开展 测试活动。 3.评价结果的星级标准可以由全班讨论决定。 4.调正车轴可以解决小车不能走直线的问题。 5.太阳能电池角度不合理时，电动机转速变慢，小车动力不足，无法完成载重行驶任务。 6.若车轮过窄或摩擦力不足，小车易陷沙或侧翻。为了克服轮子打滑这一问题，轮子可以做得粗 糙一点。 7.通过交流，我们可以学习到更多知识，比如知道完成同一项任务可以有多个方案；知道怎样评 价“月球小车”的性能；还知道许多因素会影响测试结果。 -29