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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》测试提升卷
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
一、知识广场（每空 1 分，共 10 分）
在设计复杂机械装置时，需要运用______原理来确保各部件间的精准传动。
对设计方案进行优化时，要考虑到______、稳定性以及耐用性等多方面因素。
制作高精度模型时，对______的精度要求极高，误差需控制在极小范围内。
在测试过程中，获取______的数据对于准确评估作品性能至关重要。
设计与制作过程中，若涉及多个变量，需采用______法逐一研究变量对结果的影响。
团队合作完成大型项目时，成员间的______与协作是项目成功的关键。
设计作品不仅要满足功能需求，还应考虑______，尽量降低对环境的负面影响。
为提升作品创新性，需突破常规思维，从______思考问题。
制作过程中，要合理规划______，以提高工作效率，确保按时完成任务。
在设计方案评审时，应综合考量各方意见，对方案进行全面______。
二、判断大厅（每题 2 分，共 20 分）
设计方案一旦确定，即便制作中发现不合理，也不应更改，以免耽误进度。（）
只要选用昂贵材料，就能制作出优质作品。（）
测试作品时，不同环境条件对结果无影响。（）
小组合作出现意见分歧，应完全听从组长决定。（）
对作品评价，美观程度是最重要标准。（）
创新就是采用全新、从未有人尝试过的方法。（）
制作遇超出能力技术问题，应立即放弃设计。（）
从可持续发展看，设计应尽量减少材料使用量。（）
设计作品测试数据只要自己觉得合理就行，无需符合科学规范。（）
记录设计修改过程对项目无实际帮助。（）
三、选择乐园（每题 2 分，共 30 分）
设计自动分拣垃圾机器人，需用到以下哪种传感器？（ ）
A. 温度传感器 B. 颜色传感器 C. 压力传感器
制作抗震建筑模型，选用哪种结构更合适？（ ）
A. 框架结构 B. 实心结构 C. 薄壳结构
设计风力发电模型，为提高发电效率，可（ ）
A. 增加叶片数量 B. 减小叶片长度 C. 降低叶片倾斜角度
设计与制作中，对成本影响最大的因素是（ ）
A. 设计方案复杂程度 B. 选用材料的种类和数量 C. 制作工艺难易程度
使设计作品更具创新性，可（ ）
A. 进行头脑风暴 B. 完全模仿他人作品 C. 只参考一种设计思路
测试自制太阳能热水器水温提升效果，最科学的方法是（ ）
A. 不同时间段，用同一热水器在相同光照下测水温
B. 同一时间段，用多个相同热水器在不同光照下测水温
C. 同一时间段，用多个相同热水器在相同光照下测水温，取平均值
设计水中自由沉浮玩具，关键控制（ ）
A. 玩具颜色 B. 玩具重量和体积 C. 玩具形状
小组合作设计智能垃圾桶，分工不合理的是（ ）
A. 让擅长编程同学负责智能感应程序编写
B. 让力气大的同学负责搬运制作材料
C. 让所有同学都去收集垃圾桶设计资料
设计新型文具，首先要做的是（ ）
A. 进行市场调研 B. 开始制作模型 C. 确定使用材料
提高作品稳定性，错误做法是（ ）
A. 降低重心 B. 增大支撑面积 C. 增加高度
设计远程控制小车，需用到哪种技术？（ ）
A. 蓝牙技术 B. 3D 打印技术 C. 激光切割技术
制作木质书架，使书架更牢固的连接木板方式是（ ）
A. 用胶水粘贴 B. 用螺丝钉固定 C. 用绳子捆绑
从可持续发展考虑，哪种材料适合做一次性餐具？（ ）
A. 塑料 B. 纸质 C. 陶瓷
设计调节亮度台灯，需用到哪种电子元件？（ ）
A. 电阻 B. 电容 C. 二极管
设计与制作中，哪种思维方式助于解决复杂问题？（ ）
A. 逆向思维 B. 单向思维 C. 固定思维
四、问题城堡（每题 4 分，共 20 分）
阐述设计科学作品时，如何平衡功能、成本与美观三因素？
多人合作大型项目，如何进行有效团队分工？
测试自制机械装置，运行不稳定可能有哪些原因？
从可持续发展角度，设计与制作如何选择材料？
举例说明创新思维在设计与制作中的应用。
五、科学探究（8 分）
设计制作简易自动浇花装置，要求能根据土壤湿度自动浇水，写出设计思路、所需材料及制作步骤。
六、拓展长廊（每题 6 分，共 12 分）
假设设计一款新型环保教室，从能源利用、材料选择、空间布局三方面阐述设计理念。
设计与制作过程中，团队成员对设计方案有不同意见，且时间紧迫，作为团队负责人该如何处理？
参考答案
知识广场
机械传动
解析：在复杂机械装置中，实现各部件精准传动需要依据特定的机械传动原理，像齿轮传动原理可保证传动比精确，带传动原理能实现平稳传动等，通过运用这些原理才能确保动力准确、高效地在各部件间传递 。
功能性
解析：功能性是设计方案的核心要素。一个设计方案首先要确保能达成预定的功能，比如设计一辆汽车，首要的是它能够安全可靠地行驶，在此基础上，再去优化稳定性、耐用性等其他方面，否则即便稳定性和耐用性再好，无法实现基本功能也毫无意义。
材料加工
解析：高精度模型对于最终成品的精度要求极高，而材料加工环节直接决定了各个零部件的尺寸精度、形状精度等。若材料加工精度不足，会导致部件之间配合不精准，严重影响模型整体质量与性能，所以必须将误差控制在极小范围。
准确可靠
解析：只有获取准确可靠的数据，才能真实反映作品在各项指标下的性能表现。不准确的数据可能会导致对作品性能的误判，进而无法针对性地对作品进行改进和完善，使得后续的优化工作失去正确方向。
控制变量
解析：当设计与制作涉及多个变量时，如果同时改变多个因素，就无法确定究竟是哪个变量对结果产生了影响。采用控制变量法，每次只改变一个变量，保持其他变量不变，就可以清晰地研究该变量对结果的影响，从而更好地优化设计。
沟通
解析：在团队合作完成大型项目时，成员各自负责不同部分的工作。有效的沟通能确保成员之间相互了解工作进展、明确各自职责，避免工作重复或出现衔接问题。只有沟通顺畅，协作才能更加默契，项目才有望成功。
环保性
解析：随着环保意识的增强，设计作品除满足功能需求外，还需考虑对环境的影响。选择环保材料、采用环保工艺等，可降低生产、使用及废弃过程中对环境造成的负面影响，符合可持续发展理念。
不同角度
解析：常规思维往往限制了创意的产生，从不同角度思考问题，能够打破固有模式，发现新的设计思路和方法，从而为作品带来创新性。例如逆向思维、发散思维等，能帮助设计师从多个维度探索解决方案。
时间
解析：合理规划时间可以对制作过程中的各个环节进行有序安排，明确每个阶段的起始和结束时间，避免拖延，提高工作效率，保证在规定时间内完成任务。如果时间规划不合理，可能导致某些环节过度耗时，影响整个项目进度。
评估
解析：设计方案评审时，综合各方意见对方案进行全面评估，能够从不同专业视角、不同使用需求等方面发现方案存在的优点与不足。通过这种全面评估，可以对方案进行针对性的修改和完善，提升方案的质量和可行性。
二、判断大厅
1.（×）
解析：制作过程中若发现设计方案不合理，应及时更改。否则，可能导致最终作品无法达到预期效果，甚至无法完成，耽误的将是整个项目进度。
2.（×）
解析：材料选择需综合考量作品功能需求、成本、加工难度等多方面。昂贵材料不一定最合适，合理设计、制作工艺及恰当选材相结合，才更易制作出优质作品。
3.（×）
解析：环境条件如温度、湿度、气压等会影响作品性能。例如，温度变化可能导致材料热胀冷缩，影响部件间配合，进而影响作品整体性能。
4.（×）
解析：完全听从组长决定，可能忽略其他成员合理建议。应充分讨论，综合各方意见，权衡利弊后做决策，以保证方案科学性与合理性。
5.（×）
解析：作品评价需综合功能实现、稳定性、安全性、成本、美观等多方面。美观是其中一方面，但并非最重要标准，功能等方面同样关键。
6.（×）
解析：创新不局限于全新方法，改进、组合现有方法，赋予产品新特性、功能等，也是创新体现。
7.（×）
解析：遇到超出能力技术问题，可通过查阅资料、请教专家、团队协作等方式解决，不应轻易放弃设计。
8.（√）
解析：减少材料使用量可降低资源消耗与废弃物产生，符合可持续发展理念。
9.（×）
解析：测试数据需符合科学规范，这样才具可靠性与有效性，为作品改进提供准确依据。
10.（×）
解析：记录设计修改过程有助于总结经验教训，发现问题根源，为后续类似设计提供参考，也便于展示设计思路演变。
三、选择乐园
1.答案：B
解析：颜色传感器可识别不同颜色垃圾，实现自动分拣；温度传感器主要测温度，压力传感器检测压力变化，均不符自动分拣垃圾功能需求。
2.答案：A
解析：框架结构有较好延展性与柔韧性，地震时可通过结构变形吸收能量，提高抗震能力；实心结构虽坚固，但地震时易因应力集中破坏；薄壳结构主要承受压力，抗震性能相对弱。
3.答案：A
解析：增加叶片数量可捕获更多风能，提高发电效率；减小叶片长度使扫过面积减小，捕获风能减少；降低叶片倾斜角度会降低风能利用效率。
4.答案：B
解析：材料种类和数量直接决定原材料成本，通常是成本主要组成部分；设计方案复杂程度与制作工艺难易程度也影响成本，但材料成本影响更直接显著。
5.答案：A
解析：头脑风暴可激发团队成员思维，产生新奇想法创意，提升作品创新性；完全模仿他人作品缺乏创新；只参考一种设计思路限制思维，不利创新。
6.答案：C
解析：同一时间段、相同光照下用多个相同热水器测试并取平均值，可减少偶然因素影响，使测试结果更科学可靠；A 选项不同时间段光照可能不同影响结果；B 选项不同光照条件无法准确衡量热水器本身水温提升效果。
7.答案：B
解析：根据阿基米德原理，物体在水中沉浮取决于所受浮力与重力关系，浮力与排开液体体积有关，重力与质量（重量）有关，控制重量和体积是实现自由沉浮关键；玩具颜色和形状对沉浮影响较小。
8.答案：C
解析：让所有同学都收集资料会造成人力资源浪费，不利发挥同学优势。应依特长分工，如编程同学负责程序编写，力气大同学负责搬运材料等。
9.答案：A
解析：市场调研可了解现有文具优缺点、消费者需求等，为新型文具设计提供方向依据；未充分了解市场需求就制作模型或确定材料，可能致设计文具不符市场需求。
10.答案：C
解析：降低重心和增大支撑面积可提高物体稳定性，增加高度会使重心升高，降低稳定性。
11.答案：A
解析：蓝牙技术可实现短距离无线通信，用于远程控制小车；3D 打印技术制作物体模型；激光切割技术切割材料，均与远程控制小车无关。
12.答案：B
解析：螺丝钉固定提供较强连接强度，使书架更牢固；胶水粘贴可能受时间、湿度等影响连接效果；绳子捆绑牢固程度低且外观不美观。
13.答案：B
解析：纸质材料可降解，对环境影响小，符合可持续发展；塑料不易降解，污染环境；陶瓷不易降解且制作能耗高，不适合做一次性餐具。
14答案：A
解析：改变电阻大小可改变电路电流，调节台灯亮度；电容主要储存电荷、滤波等；二极管具单向导电性，主要用于整流、稳压等，与调节台灯亮度关系不大。
15.答案：A
解析：逆向思维对常规思维反向思考，助于从不同角度看问题，突破传统思维局限，解决复杂问题；单向思维和固定思维限制思考角度和方式，不利解决复杂问题。
四、问题城堡
1.答案：功能是核心，作品必须满足特定使用需求。如设计户外野营灯，照明功能要可靠，亮度、续航需满足野营需求。成本控制不容忽视，在满足功能前提下，选合适材料与工艺。例如，可选用性价比高的 LED 灯珠与普通塑料外壳，优化电路设计降低能耗，控制成本。美观也重要，它能提升产品吸引力与用户体验。设计时注重造型简洁大方、色彩搭配协调，但不能以牺牲功能和大幅增加成本为代价。如野营灯设计成便于握持的形状，颜色选择耐脏且与户外环境适配的色系。总之，要在三者间找到平衡，使作品既实用、经济，又具一定美观度。
2.答案：首先全面了解成员技能、特长与兴趣，如有的成员擅长机械结构设计，有的精通电子电路，有的善于项目管理。依据项目任务模块分工，将机械结构设计任务分给擅长此领域成员，电子电路部分交给相关专业成员，项目管理、沟通协调工作由善于组织协调的成员负责。明确各成员职责与任务边界，制定详细任务分配表，避免职责不清。同时建立定期沟通机制，确保成员间工作有效衔接，及时解决合作中出现的问题，共同推进项目进展。
3.答案：可能原因如下：一是零件加工精度不足，尺寸偏差大，导致零件配合不紧密，如齿轮加工精度低，齿距不均匀，传动时会卡顿。二是装配问题，零件安装位置有误或紧固程度不当，像轴安装偏心，螺丝未拧紧，运行时零件易移位松动。三是材料选择不当，材料强度、韧性等性能不符要求，如使用低强度材料制作关键受力部件，易变形损坏。四是设计缺陷，机构运动学、动力学设计不合理，如传动比设置不当，导致动力传递不畅。
4.答案：从可持续发展角度，优先选可再生材料，如竹材、再生金属等，这些材料可再生，可减少对不可再生资源依赖。注重材料可回收性，便于产品报废后回收再利用，降低资源浪费，如金属、部分塑料材料。避免使用有毒有害材料，防止生产、使用、废弃过程中污染环境、危害人体健康，如含铅、汞等重金属材料。同时考虑材料耐久性，选耐用材料延长产品使用寿命，减少产品更新换代产生的资源消耗与废弃物。
5.答案：比如传统背包设计，通常是双肩背且结构固定。运用创新思维中的发散思维，设计师设计出可变形背包，在日常出行时是普通双肩包，拉开隐藏拉链、调整结构后，可变成单肩挎包或手提包，满足不同场景携带需求，这是功能上创新。再如运用逆向思维，传统雨伞是从顶部撑开，有设计师设计出从下往上收起的雨伞，收伞时雨水包裹在内，不会弄湿周围环境，在使用方式上带来创新。
五、科学探究
1.设计思路：利用湿度传感器检测土壤湿度，当湿度低于设定值，传感器将信号传至控制电路，控制电路驱动水泵工作，通过水管向花盆浇水；湿度达到设定值，水泵停止工作。
所需材料：湿度传感器、小型水泵、控制电路板、电池盒及电池、塑料水管、储水容器、花盆、螺丝、螺母等固定材料。
制作步骤：
将湿度传感器插入花盆土壤合适位置，连接到控制电路板。
固定储水容器，将小型水泵安装在容器底部合适位置，连接好塑料水管，水管另一端引至花盆。
将控制电路板与水泵、电池盒连接，安装电池供电。
调试装置，设置湿度传感器阈值，测试自动浇水功能，根据测试结果调整。
拓展长廊
1.答案：能源利用：采用太阳能与地热能结合方式。在教室屋顶铺设太阳能光伏板，将太阳能转化为电能，供教室照明、电子设备使用。利用地源热泵系统，冬季从地下吸收热量为教室供暖，夏季向地下释放热量实现制冷。这两种清洁能源的使用，可大幅减少对传统化石能源依赖，降低碳排放，实现能源可持续利用。
材料选择：选用环保、可再生且隔热隔音性能好的材料。如教室墙壁使用秸秆纤维板，这是一种以农作物秸秆为原料制成的可再生材料，环保且隔热性能佳；窗户采用双层中空玻璃，隔音隔热效果好，能减少室内外热量交换与噪音干扰。同时，地面使用竹木地板，竹子生长周期短，可再生，且质感舒适。
空间布局：设计灵活多变的空间布局。教室中间设置可移动的桌椅，方便根据教学活动形式调整布局，如小组讨论、大型讲座等。在教室一侧设置开放式图书角与绿植区，图书角便于学生随时阅读，绿植区可净化空气、调节室内湿度，营造舒适学习环境。教室顶部采用高挑设计，增加空间层次感与采光量，使室内更加明亮开阔。
解析：
能源利用方面：太阳能与地热能都是清洁、可再生能源，结合使用能满足教室多种能源需求，符合环保与可持续发展理念，减少对传统能源依赖，降低运行成本与环境污染。
材料选择方面：所选材料既考虑环保可再生，又兼顾实用性能，如隔热隔音、舒适等，从多方面提升教室环境质量，同时体现环保与资源合理利用。
空间布局方面：灵活布局满足不同教学需求，提高空间利用率；设置图书角与绿植区，提升学生学习体验与舒适度；高挑设计增强采光与空间感，营造良好学习氛围。整体空间布局围绕学生学习与健康，融合环保与实用设计理念。
2.答案：首先，立即组织紧急会议，让每位成员清晰、简洁地阐述自己对设计方案的意见及理由，确保所有成员充分了解不同观点。然后，带领团队成员围绕项目目标，对各意见进行分析评估，从可行性、对功能实现的影响、成本及时间消耗等方面权衡利弊。若讨论后能达成共识，确定最终方案，迅速安排成员按照新方案分工执行，明确各阶段时间节点，确保高效推进。若短时间内无法达成一致，参考以往类似项目经验、相关成功案例，或咨询领域专家意见，结合项目实际情况做出决策。决策后向团队成员解释原因，争取大家理解与支持，避免影响团队协作氛围。同时，在后续过程中密切关注方案实施情况，如有问题及时调整。
解析：紧急会议可集中讨论，节省时间，充分交流意见；围绕项目目标评估能确保决策方向正确；达成共识后迅速分工执行可抓住时间；无法达成一致时参考外部经验。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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