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【素养测评】人教鄂教版科学五年级年级下册
第四单元《简单机械》基础卷
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
一、知识广场（每空1分，共10分）
1. 常见的简单机械有______、、、轮轴和斜面等。
2. 杠杆上有三个重要的位置：支撑着杠杆，使杠杆能围绕着转动的位置叫______；在杠杆上用力的位置叫______；杠杆克服阻力的位置叫______。
3. 像水龙头这样，轮子和轴固定在一起转动的机械，叫做______。
4. 定滑轮的作用是______，动滑轮的作用是______。
5. 斜面是一种______的简单机械，在高度相同的情况下，斜面越______越省力。
二、判断大厅（每题2分，共20分）
1. 杠杆一定是一根直直的硬棒。（ ）
2. 使用滑轮组既能省力又能改变力的方向。（ ）
3. 把螺丝钉拧进木头里，是利用了斜面省力的原理。（ ）
4. 轮轴的轮越大，轴越小，用轮带动轴转动就越省力。（ ）
5. 天平是一种等臂杠杆，使用天平时，物体要放在天平的右盘。（ ）
6. 动滑轮可以看成是一个省力杠杆，它的支点在滑轮的边缘。（ ）
7. 旗杆顶端的滑轮是动滑轮，能省力。（ ）
8. 所有的杠杆都能省力。（ ）
9. 盘山公路是利用了斜面省力的原理修建的。（ ）
10. 在研究杠杆的平衡条件时，我们可以通过改变力的大小和力臂的长度来使杠杆平衡。（ ）
三、选择乐园（每题2分，共30分）
1. 下列工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A. 镊子 B. 筷子 C. 羊角锤
2. 下列关于滑轮的说法，正确的是（ ）
A. 定滑轮能省力 B. 动滑轮能改变力的方向
C. 滑轮组既能省力又能改变力的方向
3. 把一个重物沿斜面推上卡车，下列做法中最省力的是（ ）
A. 斜面长而陡 B. 斜面短而陡 C. 斜面长而缓
4. 下列物体中，应用了轮轴原理的是（ ）
A. 跷跷板 B. 螺丝刀 C. 剪刀
5. 用滑轮组提升重物时，动滑轮上有3段绳子承担物重，如果忽略摩擦和动滑轮重，所用的拉力是物重的（ ）
A. 三分之一 B. 二分之一 C. 三分之二
6. 下列杠杆中，费力但能省距离的是（ ）
A. 撬棍 B. 钓鱼竿 C. 开瓶器
7. 下列关于杠杆的说法，错误的是（ ）
A. 杠杆可以是直的，也可以是弯的
B. 杠杆的支点一定在杠杆上
C. 杠杆一定是省力的
8. 旗杆上安装定滑轮的作用是（ ）
A. 省力 B. 改变力的方向 C. 既省力又改变力的方向
9. 下列做法中，没有利用斜面原理的是（ ）
A. 用斧头劈木头 B. 用扳手拧螺母 C. 用螺丝钉固定零件
10. 轮轴在生活中有广泛的应用，下列属于轮轴的是（ ）
A. 楼梯 B. 汽车方向盘 C. 起重机
11. 当杠杆的动力臂大于阻力臂时，杠杆（ ）
A. 省力 B. 费力 C. 既不省力也不费力
12. 下列工具中，不属于简单机械的是（ ）
A. 钳子 B. 自行车 C. 滑轮
13. 要把重物运到高处，使用下列哪种机械最省力（ ）
A. 定滑轮 B. 动滑轮 C. 滑轮组
14. 下列关于斜面的说法，正确的是（ ）
A. 斜面的坡度越大越省力 B. 斜面的坡度越小越省力
C. 斜面的省力情况与坡度无关
15. 下列杠杆中，属于等臂杠杆的是（ ）
A. 镊子 B. 天平 C. 老虎钳
四、问题城堡（每题4分，共20分）
1. 请举例说明生活中应用杠杆原理的三个工具，并指出它们分别是省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆。
2. 简述定滑轮和动滑轮的特点及作用。
3. 为什么轮轴能够省力？请简要解释。
4. 说一说斜面在生活中有哪些应用，并说明其省力原理。
5. 分析使用滑轮组提升重物时，滑轮组省力的多少与哪些因素有关。
五、科学探究（8分）
某同学想要探究“杠杆的平衡条件”，设计了如下实验：
1. 实验材料：杠杆、支架、钩码、弹簧测力计等。（2分）
2. 实验步骤：
将杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。（2分）
在杠杆的一侧挂钩码作为阻力，用弹簧测力计在杠杆的另一侧竖直向下拉，使杠杆再次在水平位置平衡，记录下阻力F_{2}、阻力臂l_{2}、动力F_{1}和动力臂l_{1}的大小。（2分）
改变钩码的数量和位置，重复上述实验，多记录几组数据。（2分）
分析数据，得出杠杆的平衡条件。
请问：在这个实验中，为什么要使杠杆在水平位置平衡？通过实验，你预计会得出怎样的结论？
六、拓展长廊（共12分）
1. 查阅资料，了解一种复杂机械（如起重机、自行车等），并分析它是由哪些简单机械组合而成的，以及这些简单机械分别起到了什么作用。（6分）
2. 请你设计一个利用简单机械的小发明，简要说明设计思路、使用的简单机械以及预期达到的效果。（6分）
答案及解析
一、知识广场
1. 答案：杠杆；滑轮；滑轮组
解析：杠杆、滑轮、滑轮组、轮轴和斜面是常见的简单机械，它们在生活和生产中有着广泛应用。
2. 答案：支点；用力点；阻力点
解析：这是杠杆的三个关键要素，支点是杠杆绕其转动的点，用力点是施加力的位置，阻力点是杠杆克服阻力的地方。
3. 答案：轮轴
解析：水龙头的轮子与轴固定并同步转动，符合轮轴的定义。
4. 答案：改变力的方向；省力
解析：定滑轮本质是等臂杠杆，能改变力的方向但不省力；动滑轮可视为动力臂是阻力臂两倍的杠杆，能省力但不能改变力的方向。
5. 答案：省力；平缓
解析：斜面通过增加距离来省力，高度相同时，斜面越平缓（长度相对更长），省力效果越明显。
二、判断大厅
1. 答案：×
解析：杠杆形状多样，不一定是直直的硬棒，如羊角锤、镊子等，形状并非直线，但都符合杠杆定义。
2. 答案：√
解析：滑轮组结合了定滑轮改变力的方向和动滑轮省力的优点，既能省力又能改变力的方向。
3. 答案：√
解析：螺丝钉的螺纹是一种变形的斜面，拧螺丝钉时，相当于沿着斜面将其旋入木头，利用了斜面省力原理。
4. 答案：√
解析：轮轴可看作变形杠杆，轮越大，轴越小，动力臂相对阻力臂越长，根据杠杆平衡条件，用轮带动轴转动就越省力。
5. 答案：×
解析：天平是等臂杠杆，但使用时物体应放在天平左盘，砝码放在右盘，遵循“左物右码”原则。
6. 答案：√
解析：动滑轮工作时，支点在滑轮边缘，动力臂为滑轮直径，阻力臂为滑轮半径，动力臂是阻力臂两倍，可看成省力杠杆。
7. 答案：×
解析：旗杆顶端的滑轮是定滑轮，其作用是改变力的方向，方便升旗，不能省力。
8. 答案：×
解析：杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，并非所有杠杆都省力，如镊子、钓鱼竿等是费力杠杆。
9. 答案：√
解析：盘山公路通过延长路程，减小坡度，利用斜面省力原理，使车辆更轻松地上山。
10. 答案：√
解析：根据杠杆平衡条件F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}，改变力的大小和力臂长度可使杠杆平衡。
三、选择乐园
1. 答案：C
解析：羊角锤在使用时动力臂大于阻力臂，省力；镊子和筷子动力臂小于阻力臂，费力。
2. 答案：C
解析：定滑轮不能省力，只能改变力的方向；动滑轮能省力但不能改变力的方向；滑轮组结合两者优点，既能省力又能改变力的方向。
3. 答案：C
解析：在高度相同情况下，斜面越长越平缓，省力效果越好，所以斜面长而缓最省力。
4. 答案：B
解析：螺丝刀的刀柄是轮，刀杆是轴，应用轮轴原理；跷跷板是等臂杠杆，剪刀是杠杆的应用。
5. 答案：A
解析：动滑轮上有n段绳子承担物重，忽略摩擦和动滑轮重时，所用拉力F=\frac{1}{n}G，此处n = 3，所以拉力是物重的三分之一。
6. 答案：B
解析：钓鱼竿在使用时动力臂小于阻力臂，费力但省距离；撬棍和开瓶器动力臂大于阻力臂，省力。
7. 答案：C
解析：杠杆可以是直的或弯的，支点一定在杠杆上；杠杆分为省力、费力和等臂杠杆，并非都省力。
8. 答案：B
解析：旗杆顶端定滑轮作用是改变力的方向，使人能方便地将国旗升起，不省力。
9. 答案：B
解析：用斧头劈木头利用斜面原理；用扳手拧螺母应用轮轴原理；螺丝钉利用斜面原理。
10. 答案：B
解析：汽车方向盘由轮和轴组成，是轮轴应用；楼梯类似斜面；起重机包含多种简单机械，但方向盘才是轮轴。
11. 答案：A
解析：根据杠杆平衡条件，动力臂大于阻力臂时，杠杆省力。
12. 答案：B
解析：钳子包含杠杆等简单机械；滑轮是简单机械；自行车是由多种简单机械组合而成的复杂机械。
13. 答案：C
解析：定滑轮不省力，动滑轮省力一半，滑轮组可通过增加承担物重绳子段数更省力，所以滑轮组最省力。
14. 答案：B
解析：斜面省力情况与坡度有关，坡度越小（斜面越平缓）越省力。
15. 答案：B
解析：天平的动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆；镊子是费力杠杆，老虎钳是省力杠杆。
四、问题城堡
1. 答案：
省力杠杆：撬棍，在撬重物时，动力臂大于阻力臂，能省力。例如撬起大石头时，用较小的力就能克服大石头的重力。
费力杠杆：筷子，使用筷子夹菜时，动力臂小于阻力臂，虽然费力，但能省距离，方便夹取食物。
等臂杠杆：天平，天平的横梁在支点两侧的长度相等，即动力臂等于阻力臂，用于准确测量物体质量。
2. 答案：定滑轮特点是不省力，但能改变力的方向。使用定滑轮提升重物时，拉力大小等于物体重力，不过可以通过改变拉力方向，使操作更方便，如旗杆顶端的定滑轮，人在地面向下拉绳子就能将国旗升起。动滑轮特点是能省力，但不能改变力的方向。动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的杠杆，使用动滑轮提升重物时，若忽略动滑轮重和摩擦，拉力为物体重力的一半，但拉力方向只能向上。
3. 答案：轮轴可看作变形杠杆，轮和轴绕共同轴线转动。当动力作用在轮上，阻力作用在轴上时，轮半径相当于动力臂，轴半径相当于阻力臂。由于轮半径通常大于轴半径，即动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}，在轮上施加较小的力就能克服轴上较大的阻力，所以轮轴能够省力。
4. 答案：斜面在生活中应用广泛，如楼梯、盘山公路、螺丝钉等。其省力原理是：在提升相同高度重物时，斜面通过增加物体移动的距离，来减小提升重物所需的力。根据功的原理，使用任何机械都不省功，W = Fs = Gh（W是功，F是沿斜面的拉力，s是斜面长度，G是物体重力，h是提升高度），在Gh不变情况下，s越大，F越小，即斜面越长越省力。
5. 答案：使用滑轮组提升重物时，滑轮组省力多少与承担物重的绳子段数有关，绳子段数越多越省力。若忽略摩擦和动滑轮重，所用拉力F=\frac{1}{n}G（n为承担物重的绳子段数，G为物体重力）。此外，动滑轮自身重力也影响省力情况，动滑轮越重，额外功越多，在提升相同重物时，相对越费力。
五、科学探究
1. 答案：使杠杆在水平位置平衡，一是为了方便测量力臂，因为杠杆在水平位置时，力臂与杠杆重合，可直接从杠杆上读出力臂大小；二是消除杠杆自重对实验的影响，此时杠杆自身重力的力臂为零，不会对杠杆平衡产生额外影响。预计得出的结论是：杠杆的平衡条件为动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，即F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}。
2. 解析：水平位置平衡便于测量力臂且排除杠杆自重干扰；多次实验数据可归纳出普遍适用的杠杆平衡条件。
六、拓展长廊
1. 答案：以起重机为例，它由杠杆、滑轮组等简单机械组合而成。起重臂可看作杠杆，通过调整支点两侧力臂长度，实现重物的吊起和移动，改变重物的位置和高度，不同长度的起重臂可吊起不同重量的重物，长起重臂适合吊起较轻但距离较远的重物，短起重臂适合吊起较重但距离较近的重物。滑轮组由定滑轮和动滑轮组成，定滑轮改变力的方向，使操作人员能更方便地控制绳索；动滑轮省力，通过增加滑轮数量，可使起重机用较小的力吊起更重的物体。两者结合，既省力又能灵活改变力的方向，实现重物的高效提升和搬运。
2. 答案：
设计思路：设计一个方便晾晒衣物且可调节高度的晾衣架。
使用的简单机械：
滑轮组：在晾衣架顶部安装滑轮组，通过绳索连接晾衣架主体，利用滑轮组省力特点，方便升降晾衣架。
轮轴：在晾衣架侧面安装一个带摇把的轮轴装置，摇动摇把带动轮轴转动，从而控制绳索的收放，实现晾衣架高度调节，使操作更轻松。
预期达到的效果：使用者能轻松省力地调节晾衣架高度，适应不同身高人群使用，同时可晾晒更多衣物，提高晾晒效率，为日常生活带来便利。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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