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【素养测评】人教鄂教版科学五年级下册
第五单元《制作省力装置》测试基础卷
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. 省力装置的核心原理是______原理。
2. 杠杆的三要素包括动力、______和阻力臂。
3. 轮轴实际上是一种变形的______。
4. 滑轮组结合了定滑轮和动滑轮的优点，既能______又能改变力的方向。
5. 斜面是一种简单机械，使用斜面可以______所需的力。
6. 螺旋是斜面的变形，它可以将______转化为旋转力。
7. 省力装置虽然省力，但通常会______距离。
8. 在使用撬棒撬起重物时，撬棒的支点应靠近______端。
9. 齿轮传动中，大齿轮带动小齿轮可以______转速。
10. 斜面越平缓，所需的推力越______，但所需的运动距离越长。
二、判断大厅（每题2分，共20分）
1. 所有杠杆都能省力。（）
2. 动滑轮可以改变力的方向，但不能省力。（）
3. 使用斜面时，斜面越长越省力。（）
4. 轮轴的轮越大，使用时越省力。（）
5. 齿轮传动中，转速与齿轮大小成正比。（）
6. 省力装置在工作时不会消耗额外的能量。（）
7. 螺旋是斜面的连续旋转形式。（）
8. 杠杆的支点位置固定不变。（）
9. 在滑轮组中，定滑轮的数量越多越省力。（）
10. 使用斜面提升重物时，斜面越陡越省距离。（）
三、选择乐园（每题2分，共30分）
1. 下列哪个不是杠杆的应用？
A. 剪刀 B. 起重机 C. 自行车 D. 筷子
2. 使用撬棒撬石头时，为了更省力，应：
A. 增加撬棒长度 B. 缩短撬棒长度 C. 改变支点位置 D. 以上都对
3. 下列哪个装置不能改变力的方向？
A. 定滑轮 B. 动滑轮 C. 滑轮组 D. 斜面
4. 轮轴中，轮越大，使用时：
A. 越费力 B. 越省力 C. 不省力也不费力 D. 无法确定
5. 下列关于斜面的说法错误的是：
A. 斜面可以省力 B. 斜面越平缓越省力 C. 斜面增加了运动距离 D. 斜面效率与倾斜角度无关
6. 下列哪种传动方式可以提高转速？
A. 大齿轮带动小齿轮 B. 小齿轮带动大齿轮 C. 同大小齿轮直接传动 D. 无法确定
7. 省力装置在工作时，通常会：
A. 增加所需作用力 B. 减少所需作用力 C. 不改变所需作用力 D. 增加运动距离
8. 使用滑轮组提升重物时，为了最省力，应采用：
A. 多个定滑轮 B. 多个动滑轮 C. 定滑轮和动滑轮各半 D. 无法确定
9. 下列哪个不是齿轮传动的优点？
A. 改变转速 B. 改变扭矩 C. 改变力的方向 D. 传递稳定
10. 在制作一个简单的省力装置时，首选材料应考虑：
A. 硬度 B. 韧性 C. 重量 D. 易加工性
11. 下列哪个不是螺旋的应用实例？
A. 螺丝钉 B. 瓶盖起子 C. 千斤顶 D. 斧头
12. 使用斜面提升重物，斜面长度一定时，斜面越陡则：
A. 越省力 B. 越费力 C. 省力程度不变 D. 无法判断
13. 下列关于杠杆的说法正确的是：A. 动力臂越长越省力 B. 阻力臂越长越省力 C. 动力臂等于阻力臂时不省力也不费力 D. 以上都对
14. 省力装置的效率通常：
A. 高于100% B. 等于100% C. 低于100% D. 无法确定
15. 下列哪个不是提高滑轮组效率的方法？
A. 增加动滑轮数量 B. 减少摩擦 C. 使用轻质材料 D. 增加定滑轮数量
四、问题城堡（每题4分，共20分）
1. 解释什么是杠杆原理，并给出一个生活中的实例。
2. 描述使用斜面提升重物时，斜面的倾斜角度如何影响所需推力和运动距离。
3. 为什么说轮轴是一种变形的杠杆？请说明其工作原理。
4. 分析齿轮传动中，大齿轮带动小齿轮和小齿轮带动大齿轮时，转速和扭矩的变化情况。
5. 在设计和制作一个省力装置时，需要考虑哪些关键因素？
五、科学探究（8分）
设计并制作一个简单的省力装置模型，描述你的设计思路、所用材料和制作步骤，并解释其省力的原理。
六、拓展长廊（每题6分，共12分）
1.在设计和制作省力装置时，为什么需要进行测试与改进？请结合具体例子进行说明。
2.列举几种生活中常见的省力装置，并解释其省力原理。
答案以及解析
一、知识广场
1. 杠杆；省力装置大多基于杠杆原理工作。
2. 阻力点；杠杆三要素为动力、动力臂、阻力点（或阻力臂）。
3. 杠杆；轮轴实质上是杠杆的连续旋转形式。
4. 省力；滑轮组结合了定滑轮改变方向和动滑轮省力的特性。
5. 减少；斜面通过增加运动距离来减少所需的作用力。
6. 直线运动力；螺旋将直线运动转化为旋转运动。
7. 增加；省力往往伴随着距离的增加。
8. 固定；支点靠近固定端时，动力臂较长，更省力。
9. 提高；大齿轮带动小齿轮，转速加快，扭矩减小。
10. 大；斜面平缓意味着倾斜角度小，需要更大的推力来维持平衡。
二、判断大厅
1. 错；杠杆可以是省力、费力或等臂杠杆，取决于动力臂与阻力臂的长度关系。
2. 错；动滑轮既能省力也能改变力的方向。
3. 对；斜面长度增加可以减少所需的作用力。
4. 对；轮轴中，轮越大（动力臂越长），越省力。
5. 错；大齿轮带动小齿轮提高转速，小齿轮带动大齿轮降低转速。
6. 错；省力装置通过增加运动距离或改变力的方向来省力，本质上不改变能量守恒。
7. 对；螺旋是斜面围绕中心轴连续旋转形成的。
8. 错；杠杆的支点位置可以根据需要调整。
9. 错；滑轮组的省力效果取决于动滑轮的数量，与定滑轮无关。
10. 对；斜面越陡，所需运动距离越短，但所需推力越大。
三、选择乐园
1. C；自行车主要通过链条传动，不属于杠杆的直接应用。
2. A；增加撬棒长度（动力臂）可以省力。
3. D；斜面只能省力或增加距离，不能改变力的方向。
4. B；轮轴中，轮越大（动力臂越长），使用时越省力。
5. D；斜面的效率与倾斜角度密切相关，倾斜角度越大，越费力但省距离。
6. A；大齿轮带动小齿轮可以提高转速。7. D；省力装置通常会增加运动距离来达到省力效果。
8. B；多个动滑轮组合使用可以最大程度省力。
9. C；齿轮传动不能直接改变力的方向。
10. D；易加工性便于制作和调整装置。
11. D；斧头主要通过刃口切割，不属于螺旋的直接应用。
12. B；斜面越陡，所需推力越大，越费力。
13. C；动力臂等于阻力臂时为等臂杠杆，不省力也不费力。A、B选项需结合具体情况判断。
14. C；由于摩擦等因素，省力装置的效率通常低于100%。
15. D；增加定滑轮数量不直接影响滑轮组的效率，主要影响力的方向改变。
四、问题城堡
1. 杠杆原理是指利用一根硬棒（杠杆）在力的作用下能绕某一固定点（支点）转动，从而实现对物体的移动或提升。生活中的实例如剪刀，通过调整支点位置，可以省力或增加剪切力。
2. 使用斜面提升重物时，斜面的倾斜角度越大，所需推力越大，但运动距离越短；倾斜角度越小，所需推力越小，但运动距离越长。这是因为斜面通过增加运动距离来减少所需的作用力。
3. 轮轴是一种变形的杠杆，其轮（动力轮）相当于杠杆的动力臂，轴（阻力轴）相当于杠杆的阻力臂。当在轮上施加力时，由于动力臂大于阻力臂，因此可以省力，但会增加运动距离。
4. 在齿轮传动中，大齿轮带动小齿轮时，转速提高，扭矩减小；小齿轮带动大齿轮时，转速降低，扭矩增大。这是因为功率（扭矩×转速）在传动过程中保持不变。
5. 设计和制作省力装置时，需考虑材料选择（硬度、韧性、重量、易加工性）、结构设计（确保杠杆原理、斜面原理等正确应用）、摩擦控制（减少能量损失）、安全性（防止意外伤害）以及实用性（符合使用需求，便于操作和维护）。
六、科学探究
设计思路：
我的设计思路是基于轮轴和杠杆的简单机械原理，旨在制作一个能够提升重物的省力装置。考虑到材料的易得性和制作的简便性，我决定设计一个简易的辘轳模型。辘轳通过轮轴的转动，可以轻松地提升重物，达到省力的效果。
所用材料：
摇把：用于驱动轮轴转动。
横轴：作为轮轴的主体部分，支撑滑轮。
圆柱桶：作为滑轮的支撑部分，同时作为提升重物的容器。
立板、插接板、底座：用于固定横轴和圆柱桶，构成装置的主体结构。
细绳：用于连接重物和滑轮，传递力量。
螺母、细铜丝等辅助材料：用于固定和连接各部分。
制作步骤：
1. 准备材料：收集并准备好所有所需的材料和工具。
2. 组装底座：将立板插在底座上，并用插接板固定，形成装置的支撑结构。
3. 安装横轴：将横轴穿过立板上的孔，确保横轴能够自由转动。
4. 制作滑轮：在圆柱桶上穿上细铜丝并拧紧，制成小桶的提环。然后将细绳穿过横轴的小孔并打结固定，再将细绳的另一端系在小桶的提环上。
5. 安装摇把：将摇把固定在横轴上，确保能够牢固地驱动轮轴转动。
6. 测试与调整：在装置上挂上重物，通过摇动摇把来提升重物，测试装置的省力效果，并根据需要进行调整。
省力原理：
该省力装置利用了轮轴和杠杆的原理。轮轴由一个大轮和一个小轴组成，当力作用在大轮上时，由于轮轴的半径较大，所以产生的转矩较大，能够轻松地驱动小轴上的重物提升。同时，通过细绳和滑轮的组合，进一步改变了力的方向，使得人可以通过摇动摇把来轻松地提升重物。此外，杠杆原理也在这个过程中发挥了作用，通过合理的杠杆比例设计，使得人可以用较小的力产生较大的提升效果。
拓展长廊
1.在设计和制作省力装置时，进行测试与改进是至关重要的。因为初步设计和制作的装置往往存在许多不足和需要改进的地方，只有通过测试才能发现这些问题，并据此进行改进，使装置更加完善、更加省力。
解析：
以我们制作的辘轳模型为例，在初步制作完成后，我们进行了测试。在测试过程中，我们发现了一些问题，如横轴转动不灵活、细绳容易松动等。针对这些问题，我们进行了改进。我们调整了横轴的固定方式，使其转动更加灵活；同时，我们也加强了细绳的固定，防止其在提升重物时松动。通过这些改进，我们提高了装置的稳定性和省力效果。
2.
起重机：利用滑轮组和杠杆原理，通过改变力的方向和大小，实现重物的提升和移动。
自行车：利用轮轴和链条传动原理，通过脚踏驱动后轮转动，进而带动前轮和整个车身前进，达到省力的效果。
斜面：如楼梯、斜坡等，通过增加距离来减小提升重物所需的力，实现省力。
解析：
起重机：起重机中的滑轮组由多个滑轮组成，通过改变力的方向和大小，可以轻松地提升和移动重物。同时，利用杠杆原理，通过合理的杠杆比例设计，使得人可以用较小的力产生较大的提升效果。
自行车：自行车中的轮轴和链条传动原理使得脚踏的驱动力能够高效地传递到后轮上，进而带动前轮和整个车身前进。通过合理的齿轮比例设计，可以使得骑行更加省力。
斜面：斜面通过增加距离来减小提升重物所需的力。根据功的原理，当提升高度一定时，斜面越长，所需的力就越小。因此，楼梯、斜坡等斜面设计在生活中被广泛应用，以实现省力。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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