3.3 小小工程师——简易潜水器（分层作业）科学沪科技版五年级上册（新教材）

3.3 小小工程师——简易潜水器 分层练习 一、基础达标 （一）选择题 1. 科学家从鱼鳔能胀能缩的现象得到启发，发明了潜水艇。今天我们当小小工程师，也要做一个能在水里沉浮的小装置。这个简易潜水器和真实潜水艇用的是同一个原理，就是（　　） A. 改变身体的大小　　B. 改变自身的轻重 C. 改变水的温度　　D. 改变水的颜色 【考查：简易潜水器的核心原理——改变自身重量控制沉浮】 2. 小明把做好的潜水器按进水里，对着吸管吸气，瓶里“咕嘟咕嘟”进了水，潜水器慢慢沉了下去；他再往外吹气，水又被顶了出来，潜水器又浮了上来。这个潜水器能上浮下沉，是因为（　　） A. 吸气吹气改变了瓶子的轻重　　B. 吸气吹气改变了瓶子的大小 C. 吸气吹气改变了水的浮力　　D. 吸气吹气改变了瓶子的颜色 【考查：进排水改变重量→控制沉浮的原理】 3. 小华组的潜水器做好后放进水盆，“咚”的一下就直沉盆底，吸管吹得脸都红了也不见它动一动。你觉得最可能是什么原因？（　　） A. 瓶子太大了　　B. 里面装的水和石子太多，太重了 C. 吸管太细了　　D. 水太凉了 【考查：根据故障现象分析原因——过重导致浮力不足】 4. 做小制作时，连接的地方如果没粘紧，就容易漏气漏水。简易潜水器更是这样——有一个地方没封好，整个装置就失灵了。这说明做潜水器最关键的是（　　） A. 外观要漂亮　　B. 密封要严实，不漏气不漏水 C. 瓶子越贵越好　　D. 颜色要鲜艳 【考查：密封是潜水器正常工作的关键】 5. 各组测试潜水器时，有的组成功了，有的组失败了。面对失败，下列做法正确的是（　　） A. 把模型摔在桌上，说材料不好　　B. 反正做不好，干脆放弃 C. 和组员一起找找哪里出了问题，改一改再试　　D. 趁老师不注意，借别人成功的来交差 【考查：工程实践中的正确态度——分析问题、迭代改进】 （二）判断题（正确的打“√”，错误的打“×”） （　　）1. 做小发明、小制作，往往要试好多次才能成功，一次就做好的很少。 【考查：工程实践需要反复测试和改进】 （　　）2. 对着吸管吸气时，水会被吸进潜水器里，潜水器变重，就往下沉。 【考查：吸气进水增重→下沉】 （　　）3. 既然是动手做，那就不用画设计图了，拿起材料随便做就行。 【考查：工程设计要先画方案再动手】 （　　）4. 潜水器放进水里老是歪着、侧躺着不起来，可以在瓶底固定一点重物，让它站得稳一些。 【考查：加配重降低重心，保持平稳】 （　　）5. 潜水器能浮在水面上就算成功了，能不能自由控制它上浮下沉都无所谓。 【考查：成功标准——能稳定控制沉浮】 二、能力提升 （一）填空题 1. 做一个工程小制作，一般要经过这几步：先弄清楚要做什么（明确任务），再__________，然后找材料动手做，做好后__________，发现问题再改进。 【考查：工程实践的基本步骤】 2. 往潜水器里吸气，水就进去，潜水器变__________，就下沉；往外吹气，水就排出来，潜水器变__________，就上浮。 【考查：进排水改变重量→控制沉浮】 3. 潜水器的各个连接口都要用橡皮泥或胶水封好，保证它的__________性，不然漏气了就吹不动了。 【考查：密封是潜水器成功的关键】 （二）连线题 把下列“小故障”和对应的“修理办法”连起来： 　　潜水器放进水里直接沉底　　　　① 检查瓶口和吸管周围，用橡皮泥重新封好 　　潜水器一吹就喷水、漏气　　　　② 倒出一些水和石子，让它轻一点 　　潜水器在水里歪着站不稳　　　　③ 把瓶底的石子摆均匀，让重心居中 　　潜水器上浮时慢吞吞的　　　　　④ 把吸管换粗一点，或者瓶里水少装一点 【考查：根据故障现象诊断并改进】 （三）选择题 1. 上工程实践课，老师让大家设计一个简易潜水器。下列做法最像小小工程师的是（　　） A. 先在纸上画好设计图，想清楚用什么材料、怎么组装，再动手　　B. 老师一说开始，就抓起剪刀胶水乱粘一通 C. 反正最后要交作业，直接看同桌怎么做的　　D. 做坏了就扔，反正材料多得是 【考查：工程设计要先画方案再动手】 2. 小刚组的潜水器能沉也能浮，就是上浮的时候特别慢，吹半天才慢慢悠悠飘上来。下列改进办法最管用的是（　　） A. 再往瓶里加两颗石子　　B. 把吸管换成粗一点的，或者瓶里少装一点水 C. 给瓶子贴上漂亮的贴纸　　D. 用更大的瓶子 【考查：根据问题改进设计——增大吹气效率】 3. 工程师做东西很少一次就成功。莱特兄弟发明飞机，试了几百次才飞起来；爱迪生做电灯，试了上千种材料。这告诉我们（　　） A. 做科学制作一定要特别聪明才行　　B. 失败了别灰心，找找原因改一改，再试一次 C. 工程师都是天生的　　D. 失败说明自己不是这块料 【考查：工程实践的态度——不怕失败、持续改进】 三、素养进阶 阅读材料，回答问题： 材料一：课堂小实验 科学课上，老师给每组发了一个塑料瓶、一根吸管、几块橡皮泥和几颗小石子，任务是做一个“听话”的小潜水器——你让它沉它就沉，你让它浮它就浮。小丽组的设计是：在塑料瓶里装半瓶水，把吸管从瓶口插进去，一直通到瓶底，瓶口周围用橡皮泥封得严严实实。把瓶子放进水盆里，用嘴含住吸管一头：吸气，水就顺着吸管流进瓶子，瓶子变重，慢慢沉下去；吹气，瓶子里的水又被顶出来，瓶子变轻，浮上来。 材料二：科技加油站——中国的深海重器 你做的这个小潜水器，和真正的“深海重器”用的是同一个原理。2024年，我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器，在马里亚纳海沟成功下潜到10907米，刷新了我国潜水器的最大下潜深度。它的肚子里也有“压载水舱”——要下潜时往里面注水，变重；要上浮时用高压气体把水排出去，变轻。 不过和你手里的塑料瓶不同，真正的深海潜水器要面对万米深海的巨大水压，外壳得用特别坚固的钛合金材料；它不需要人在旁边吹吸管，而是用电脑控制水泵自动进排水；它身上还装着摄像头、机械臂和各种科学仪器，能在海底拍照片、抓岩石样本、测水温水流。科学家说，未来的深海潜水器会更聪明，能自己在海里工作好几个月，帮人类探索地球最后的未知疆域。 （1）小丽组的潜水器是靠什么办法让它沉下去、又浮上来的？ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ （2）根据材料二，“海斗一号”深海潜水器和你做的简易潜水器，在沉浮原理上有什么相同的地方？ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ （3）对比材料一和材料二，真正的深海潜水器比课堂上做的简易潜水器多了哪些本领？请写出两点。 ①_______________________________________________________________ ②_______________________________________________________________ （4）小丽组的小潜水器试了三次才成功。“海斗一号”从研制到下潜成功，也经历了无数次测试和改进。这告诉我们做科学工程的事情要有什么样的态度？ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ （5）深海里藏着地球上最后的秘密。你觉得未来的深海潜水器还能帮人类做哪些事情？大胆想象，写出一个你的奇思妙想。 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 【考查：综合运用沉浮原理、工程设计流程，对比简易模型与真实深海装备，开拓海洋科技视野，体现工程思维与创新想象】 参考答案 一、基础达标 （一）选择题 1. B　解析：简易潜水器和真实潜水艇一样，都是通过改变自身轻重（进排水）来控制沉浮。 2. A　解析：进水就变重下沉，排水就变轻上浮，改变的是潜水器自身的重量。 3. B　解析：水和石子太多、太重，浮力托不住，所以怎么吹都不上来。 4. B　解析：密封不好就会漏气漏水，没法通过吸气吹气控制进排水。 5. C　解析：和组员一起找原因、改一改再试，才是正确的做法。 （二）判断题 1. √　解析：工程制作往往要反复测试、多次修改才能成功。 2. √　解析：吸气时水进瓶，变重，重力大于浮力，潜水器下沉。 3. ×　解析：要先画设计图，想好怎么做，再动手，不能上来就乱做。 4. √　解析：瓶底加重物、让重心靠下居中，潜水器就能立得稳、不翻倒。 5. ×　解析：成功标准是能听话地控制上浮和下沉，不是只浮着就行。 二、能力提升 （一）填空题 1. 画设计图（设计方案）；测试检验 2. 重；轻 3. 密封（不漏气） （二）连线题 潜水器放进水里直接沉底—②；潜水器一吹就喷水漏气—①；潜水器在水里歪着站不稳—③；潜水器上浮慢吞吞—④ （三）选择题 1. A　解析：先画设计图、想好方案，再动手做，是工程师的工作方法。 2. B　解析：换粗吸管或少装水，吹气时排水更快，上浮就更快。 3. B　解析：失败不可怕，从失败中找原因、改一改再试，就是工程师的思维。 三、素养进阶 （1）靠吸管吸气和吹气来控制瓶里的水量：吸气时水进瓶子，变重下沉；吹气时水排出，变轻上浮。 （2）都是通过改变自身重量来控制沉浮：下潜时往舱里注水变重，上浮时把水排出去变轻。 （3）示例：①外壳用坚固的钛合金，能承受万米深海的巨大水压；②用电脑控制水泵自动进排水，不需要人吹吸管；③装有摄像头、机械臂，能拍照片、抓岩石样本。（写出两点即可） （4）不怕失败、反复测试、发现问题、动手改进。工程设计不是一次就能做成的，要在一次次试错中不断完善，坚持到底才能成功。 （5）示例：未来的潜水器可以在海底建实验室，让科学家长时间住在海底研究；可以在海底找宝藏、找沉船；可以在海底种珊瑚、修复海洋生态。（言之有理即可） 学科网（北京）股份有限公司 $