【核心素养】5.2 像工程师那样实践 分层练习(含解析)

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【核心素养】5.2 像工程师那样实践 分层练习(含解析)

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【核心素养】浙教版(2024版)七年级科学上册·分层练习
5.2 像工程师那样实践
科学观念:知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。通过对日地月三球运动演示模型设计制作的工程实践,初步感受物体运动变化观和系统模型观。
科学思维:通过分析、比较、综合等方法对办公椅进行优化设计,归纳工程实践的六大环节;综合运用抽象、模型等方法,系统设计三球运动时的结构以达成其功能,得到合适的设计方案。
探究实践:经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程,初步具备技术与工程实践的技能,提出办公椅存在的新问题,并设想对产品进行改进;开展小组活动,通过对三球运动演示模型的方案设计、模型制作,提升工程设计能力。
态度责任:对创新实践活动具有好奇心与探究热情,养成勇于质疑、乐于分享、善于实践的态度。
1.如图为港珠澳大桥沉管隧道,其施工难点是(  )
A.抗风性 B.海底地基沉降
C.材料成本 D.景观协调
【答案】B
【分析】工程设计需要根据实际情况进行合理设计,包括结构设计、施工工艺设计、材料选用等。
【解答】解:A、港珠澳大桥沉管隧道主要面临的是海底作业相关难题。抗风性虽然在桥梁建设整体中是一个需要考虑的因素,但并非沉管隧道施工最突出的难点。沉管隧道大部分在水下,风对其施工过程的直接影响相对较小,相比其他海底施工面临的关键问题,抗风性不是主要施工难点,所以A选项不符合。
B、港珠澳大桥沉管隧道位于海底,海底地基状况复杂。海底的地质条件可能存在软硬不均、泥沙流动性等问题。在进行沉管的放置、对接等施工操作时,稳定的地基是保障施工安全和隧道质量的关键。如果海底地基处理不好,可能导致沉管沉降不均匀、移位等严重后果,所以海底地基处理是沉管隧道施工的一大难点,B选项符合。
C、虽然港珠澳大桥建设规模大,材料使用量多,但在现代工程建设中,材料成本一般可以通过合理的规划、采购以及技术创新等方式进行控制和管理。材料成本并非是沉管隧道施工技术层面难以攻克的关键难点,与海底地基处理等技术难题相比,其对施工的阻碍程度相对较低,所以C选项不符合。
D、景观协调主要侧重于大桥建成后的整体美观效果以及与周边环境的融合,是从规划和设计后期以及建成后的角度考虑的问题。而对于沉管隧道施工过程本身而言,景观协调不是施工操作过程中面临的技术难点,对施工的直接影响较小,所以D选项不符合。
故选:B。
2.我们每天都在使用各种工程产品。某同学在使用某款插座时,发现无法同时插入两个插头,如图所示。因此他打算设计一款新插座来解决这一问题,这属于工程实践的(  )
A.明确问题 B.设计方案 C.实施计划 D.检验作品
【答案】A
【分析】工程设计的基本步骤:明确问题,明确要解决的问题是什么;前期研究,通过各种渠道,寻找相关的信息,了解问题的来龙去脉,并制作成文本或图表;设计方案,针对要解决的问题,提出尽可能多的解决方案;方案筛选,分析每一个方案的优点和缺点,筛选出最佳方案;设计制作,根据筛选出的最佳方案,制作模型或原型;测试改进,对设计制作出的模型或原型进行测试,根据测试结果,反思并改进模型或原型;展示交流,对最终的设计方案进行展示交流。
【解答】解:该同学在日常使用用电器的过程中发现了插销设计的不合理之处,因此打算设计更新型的插头,属于发现和明确问题的过程。
故选:A。
3.下列对工程的认识不正确的是(  )
A.工程是为了满足我们的需要设计和使用技术、解决实际问题和制造产品的活动
B.工程建设最关键部分在于设计,设计的好坏直接决定工程的成果
C.工程设计时需要根据实际情况,克服种种限制和挑战
D.评估工程时,最主要评估项目成本,节省成本才是硬道理
【答案】D
【分析】工程的关键是设计,工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。
【解答】解:A.工程是为了满足我们的需要设计和使用技术、解决实际问题和制造产品的活动,这是工程的含义,故A正确;
B.设计是整个工程的关键,它使整个工程有据可依,设计的好坏直接决定工程的成果,故B正确;
C.完成一项工程要经历重要的工作阶段,包括明确一个要解决的问题;在限制条件下进行设计;制作一个模型;测试这个模型,评估并改进;再重新设计建立模型,再测试,再改进完善。工程设计时需要根据实际情况,克服种种限制和挑战,故C正确;
D.评估工程时,最主要评估项目能否达到预期目标,项目成本是需要考虑的因素,但不是最重要的因素,故D错误。
故选:D。
4.模型制作是工程设计中必不可少的环节。关于模型制作,下列说法错误的是(  )
A.制作的模型要与设计方案相一致
B.模型制作的过程可以检验设计是否合理、科学、全面
C.制作模型时,若发现有问题,应该先修改模型,再修改方案
D.制作模型时,我们要抱有乐于接受别人意见、不断反思调整的科学态度
【答案】C
【分析】在工程设计中,模型制作起着重要的作用。模型是根据设计方案构建的实物或模拟物,它能够直观地展示设计的效果和功能。制作模型的过程不仅是将设计方案转化为实际物体的过程,也是对设计进行检验和优化的过程。
【解答】解:A.制作的模型要与设计方案相一致,这是模型制作的基本要求。如果模型与设计方案不符,就无法准确展示设计的意图,A 正确。
B.模型制作的过程可以检验设计是否合理、科学、全面。通过实际制作模型,能够发现设计中存在的问题,如结构是否稳固、功能是否可行等,B 正确。
C.制作模型时,若发现有问题,应该先分析问题产生的原因,判断是设计方案本身的问题还是制作过程中的问题。如果是设计方案的问题,应该先修改方案,然后再根据修改后的方案修改模型,而不是先修改模型,再修改方案,C 错误。
D.制作模型时,我们要抱有乐于接受别人意见、不断反思调整的科学态度。因为不同的人可能从不同的角度发现问题,接受别人的意见并不断反思调整,能够使模型更加完善,D 正确。
故选:C。
5.如图所示的沙滩伞,以下说法不符合事实的是(  )
A.沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素
B.在制作沙滩伞过程中,要应用到多项技术
C.沙滩伞的伞面有许多三角形结构,起到了更稳固的作用
D.沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力
【答案】D
【分析】不同物质有不同的性质,同一物质也有多方面的物理属性,关键要看用这种材料的哪方面的性质。这要通过它的用途来确定是哪一方面。
【解答】解:A、沙滩伞需要在水边使用,因此设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素,故A符合事实;
B、在制作沙滩伞过程中,要应用到力学知识、简单机械等多项技术,故B符合事实;
C、三角形具有稳定性,沙滩伞的伞面有许多三角形结构,起到了更稳固的作用,故C符合事实;
D、沙滩伞上大下小,设计利于遮阳避雨,但抗风能力较差,故D不符合事实。
故选:D。
6.小义家楼顶种了很多绿植,夏季需频繁浇水,为此,他想设计制作一款自动浇水装置,全过程各环节如下。对他经历的环节排序合理的是(  )
①上网收集相关自动浇水装置的制作方法
②通过问卷,调查需求
③绘制设计图
④制作产品
⑤分析检验结果,优化设计方案
⑥对产品进行测试检验
A.①②⑥④③⑤ B.①②③⑥④⑤ C.②①③④⑥⑤ D.②①③⑥④
【答案】C
【分析】工程设计一般有以下基本步骤:明确问题、前期研究、设计方案、制作模型或原型、测试与评估、优化改进。
【解答】解:第一步:②通过问卷,调查需求。理由:在设计任何产品之前,首先要了解用户的需求。通过问卷调查的方式,可以全面、系统地收集人们对于自动淡水装置的功能、使用场景、期望达到的效果等方面的信息。只有明确了需求,后续的设计和制作才会有针对性,满足实际使用的要求。
第二步:①上网收集相关自动淡水装置的制作方法。理由:在明确需求后,需要借鉴前人的经验和现有的技术。通过上网收集相关制作方法,可以了解到不同的设计思路、采用的材料、制作工艺等,为自己的设计提供参考和灵感,避免重复劳动,站在已有成果的基础上进行创新。
第三步:③绘制设计图。理由:有了需求和参考资料后,要将自己的设计思路以可视化的方式呈现出来。绘制设计图可以清晰地规划自动淡水装置的各个部分的结构、形状、尺寸以及它们之间的连接方式等,为后续的制作提供明确的指导,是从构思到实际制作的重要过渡环节。
第四步:④制作产品。理由:根据绘制好的设计图,准备相应的材料和工具,按照设计要求进行实际的制作。将设计从图纸变为实物,这是实现自动淡水装置的关键步骤。
第五步:⑥对产品进行测试检验。理由:产品制作完成后,需要对其性能和功能进行测试检验。通过实际的运行和测试,检查产品是否能够达到预期的淡水效果,是否存在漏水、运行不稳定等问题,获取产品实际表现的数据和信息。
第六步:⑤分析检验结果,优化设计方案。理由:根据测试检验得到的结果,对产品进行分析。如果发现产品存在问题,就需要对设计方案进行优化和改进,以提高产品的性能和质量,使其更加符合最初的需求。这样经过不断优化,产品会更加完善。所以,合理的排序是②①③④⑥⑤。
故选:C。
7.小明和小华分别购买了两种橡胶球,小明说:“我的弹性比你的好”。小华说:“我希望你能证实你的说法”。小明可选择下列哪个方案来解决这个问题(  )
A.两球向墙扔去,比较它们反弹时离墙的距离
B.手触摸两球,看哪一个球较硬
C.两球于离地等高处由静止下落,比较它们反弹的高度
D.把两球向地面掷下,比较它们反弹的高度
【答案】C
【分析】物体受外力作用变形后,除去作用力时能恢复原来形状的性质叫做弹性。
【解答】解:A、两球向墙扔去,两球反弹的大小与用力的大小有关,不能根据反弹时离墙的距离区分它们弹性的大小。此选项不符合题意。
B、球的硬度不能决定弹性的大小。此选项不符合题意。
C、两球于离地等高处由静止下落,除了球自身所受到的重力,不受其它作用力,比较它们反弹的高度。这种办法是合理的。此选项符合题意。
D、把两球向地面掷下,小球反弹的高度与用力的大小有关。此选项不符合题意。
故选:C。
8.如图所示为木料抗弯强度实验。木料在悬挂重物后向下弯曲,测得木料M的下弯距离为5mm,木料N的下弯距离为8mm。从结构稳固角度考虑,下列板凳设计方案中,合理的是(  )
A.木料M制作 B.木料M制作
C.木料N制作 D.木料N制作
【答案】A
【分析】题干中给出了木料M和木料N在悬挂重物后的下弯距离,木料M下弯距离为5mm,木料N下弯距离为8mm,说明木料M的抗弯强度大于木料N,据以上分析解答。
【解答】解:木料的下弯距离越小,说明抗弯强度越高(变形越小);题目中木料M下弯距离(5mm)小于木料N(8mm),因此木料M的抗弯强度更好,应优先选用木料M制作板凳(排除C、D);从结构稳固性角度,三角形结构具有稳定性(斜向支撑可形成三角形受力体系,分散荷载、抵抗变形)。选项A采用斜向支撑的结构设计,相比选项B的垂直支撑(无三角形稳定结构),稳固性更强。因此,合理的设计方案为A;
故选:A。
9.乐乐发现很多食品包装袋的袋口设计成“锯齿”状,他猜想袋口做成“锯齿”状可减小撕开时用力的大小,请你选择能验证猜想的最佳设计方案(  )
A.同一人分别在“锯齿”状和“平边”状位置撕开同一包装袋,比较用力大小
B.同一人分别在“锯齿”状和“平边”状位置撕开不同包装袋,比较用力大小
C.多位同学在包装袋任意位置撕开不同包装袋,交流比较用力的大小
D.多位同学在包装袋“锯齿”状位置撕开包装袋,交流比较用力的大小
【答案】A
【分析】根据生活经验,撕开塑料袋可能受厚度、材料形状等多个因素影响,当被研究问题受多个因素影响时,研究问题和某一个因素的关系时要控制其他因素一定,这种方法叫控制变量法。
【解答】解:撕开袋口的力可能与袋的材料、厚度及袋口的形状等因素有关,为验证袋口做成“锯齿”形状可减小撕开时用力的大小,要控制使用同一种材料的袋口(则厚度也相同),只改变袋口的形状(“平边”状和“锯齿“状),比较在“锯齿”状位置和平边位置撕开时所用力的大小,故只有A正确。
故选:A。
10.某科学学习小组在进行工程实践时,尝试制作三球运动演示模型,过程如下:
[明确问题]
任务:设计制作三球运动演示模型,能够演示日食和月食的成因。
限制条件:材料包括地球模型、月球模型、LED灯、不同规格的皮带轮、十字轴等。
[设计方案]
(1)依据太阳、地球和月球的运行规律,制作的三球演示模型中,“地球”和“月球”公转周期比应为1:12。
(2)模型既要揭示事物本质,又要简约。理论上,三球演示模型既要体现三球间距离的比例,更需符合三球  体积  的比例。
[实施计划]
按方案制作模型,限制条件中的LED灯应安装在如图中  ①  球中(填序号)。
[检验作品]
如图为该学习小组已经完成的三球模型作品,实际检验时,摇动手柄,使大十字轴绕大轮轴转动1周,发现小十字轴只转动6周。
[改进完善]
根据检验结果,你认为对上述三球运动演示模型应该如何改进? 增大皮带轮传动比;改变转动装置  。
………
【答案】(2)体积;①
(3)增大皮带轮传动比;改变转动装置
【分析】(2)依据太阳、地球和月球的运行规律,制作的三球演示模型主要从比例、体积等方面分析。
(3)三球运动演示模型改进措施主要从增大皮带轮传动比、改变转动装置等方面分析。
【解答】解:(2)理论上,三球演示模型既要体现三球间距离的比例,更需符合三球体积的比例,因为太阳、地球、月球的体积大小差异显著,在模型中合理体现体积比例,能更准确地揭示日食和月食成因等相关事物的本质。限制条件中的 LED 灯应安装在如图中①球中。因为在日食和月食成因演示中,LED灯模拟太阳发光,太阳是光源,所以应安装在代表太阳的位置,图中①球可代表太阳。
(3)已知地球和月球公转周期比应为1:12,而实际检验时大十字轴绕大轮轴转动1周(模拟地球公转 1 周),小十字轴只转动6周(模拟月球公转6周),说明月球公转速度偏慢。为使月球公转速度加快,达到地球和月球公转周期比1:12的要求,可以采取以下改进措施:①增大皮带轮传动比:换用直径更大的小轮(与小十字轴相连,代表月球运动),或换用直径更小的大轮(与大十字轴相连,代表地球运动),这样在大十字轴转动相同圈数的情况下,小十字轴能转动更多圈数,加快月球的公转速度。②改变转动装置:增加小轮与小十字轴之间的传动比,例如使用多级齿轮传动等方式,提高小十字轴的转动速度,使月球的公转速度符合要求。
故答案为:
(2)体积;①
(3)增大皮带轮传动比;改变转动装置
11.制作三球运动演示模型是一个工程实践的过程,其流程有:①制作一个模型,②在限制条件下进行设计,③发布成果,④测试这个模型、评估并改进,⑤明确一个要解决的问题。下列符合工程实践的过程是(  )
A.②⑤①③④ B.②⑤①④③ C.⑤②①③④ D.⑤②①④③
【答案】D
【分析】工程设计的基本步骤:明确问题,明确要解决的问题是什么;前期研究,通过各种渠道,寻找相关的信息,了解问题的来龙去脉,并制作成文本或图表;设计方案,针对要解决的问题,提出尽可能多的解决方案;方案筛选,分析每一个方案的优点和缺点,筛选出最佳方案;设计制作,根据筛选出的最佳方案,制作模型或原型;测试改进,对设计制作出的模型或原型进行测试,根据测试结果,反思并改进模型或原型;展示交流,对最终的设计方案进行展示交流。
【解答】解:⑤明确一个要解决的问题。在任何工程实践中,首先得清楚要解决什么问题。就像制作三球运动演示模型,要先明确比如是要展示三球的何种运动关系,是地球、月球、太阳的公转自转关系,还是其他特定的三球运动情况等。只有明确了问题,后续的设计和制作才有方向,所以这是工程实践的起始点。
②在限制条件下进行设计。明确问题后,就要考虑各种限制条件来进行设计。例如制作三球运动演示模型,可能会受到材料成本、制作工艺难度、展示场地大小等条件限制。在这些限制下,设计出模型的结构、运动方式等具体方案,所以这一步紧跟在明确问题之后。
①制作一个模型。有了设计方案,接下来就是按照设计把模型制作出来。将设计从图纸或设想转化为实际的模型,这是将前面的规划付诸实践的关键步骤。
④测试这个模型、评估并改进。模型制作完成后,需要对其进行测试,看看是否能达成最初明确的要解决的问题,比如三球运动演示模型是否能准确展示预定的运动关系。通过测试发现模型存在的问题,然后进行评估并加以改进,使模型更加完善。
③发布成果。当模型经过测试、评估和改进,达到了比较理想的状态后,就可以将成果发布出来,向他人展示这个三球运动演示模型的成果和意义等。综合以上分析,符合工程实践过程的是⑤②①④③。
故选:D。
12.工程实践小组在设计制作简易潜望镜(如图)的活动中,下列做法不正确的是(  )
A.在制作之前要先设计方案
B.选择材料时可考虑生活中的废旧材料
C.按设计图制作后不能调整、改进
D.制作时镜片安放要呈一定角度
【答案】C
【分析】工程设计的基本步骤有:(1)明确问题。(2)前期研究。(3)设计方案。(4)制作模型。(5)测试改进。①首先依据任务的要求,共同商定一个测试方法;②然后进行反复多次的测试,根据测试结果判断是否满足任务要求; ③对达不到要求的部分进行改进。(6)展示交流。
【解答】A.在制作任何物品之前,首先设计方案是非常必要的。它可以规划制作的步骤、确定所需的材料和工具等,A正确。
B.选择材料时考虑生活中的废旧材料,既环保又能降低成本,比如可以用废旧的硬纸板做镜筒等,B正确。
C.在根据设计图制作的过程中,由于实际操作情况或者对潜望镜效果的新要求等,往往需要对设计进行调整和改进,以达到更好的效果,C错误。D.制作潜望镜时,两片平面镜要呈一定角度(通常为 45 度)放置,这样才能保证光线经过两次反射后使人从下面看到上面的景象,D正确。
故选:C。
13.某学习小组在设计制作走马灯的活动中,下列做法错误的是(  )
A..选择叶轮材料应考虑轻薄、易被推动的
B.走马灯工作时,以轮轴为参照物,剪纸是静止的
C..点燃的蜡烛应放在合适的位置才能让走马灯转动
D..为了让走马灯顺利转动,除顶部叶轮外,应把其它部分做成密封的
【答案】D
【分析】走马灯的设计巧妙地利用了物理学中的热空气上升原理和空气动力学原理,通过点燃蜡烛产生热空气,利用热空气的上升力推动叶轮和灯罩旋转,从而产生动态的光影效果。这种装置不仅具有观赏价值,还体现了古代人类对物理现象的深刻理解和应用。
【解答】解:A.制作走马灯的叶轮时,选择叶材质轻、易被吹动的材料,这样蜡烛燃烧产生的热空气流动时更容易推动叶轮转动,该做法是合理的,A选项正确。
B.走马灯工作时,剪纸固定在轮轴上,以轮轴为参照物,剪纸相对于轮轴的位置没有发生变化,所以剪纸是静止的,B选项正确。
C.点燃的蜡烛要放在合适的位置,使得蜡烛燃烧产生的热空气能够有效地上升,推动叶轮转动,从而带动走马灯转动,C选项正确。
D.为了让走马灯顺利转动,需要有空气的流动,若把除顶部叶轮外的其它部分做成密封的,空气无法形成有效的对流,热空气不能持续推动叶轮转动,走马灯就无法正常工作,该做法错误,D选项错误。
故选:D。
14.工程实践的一般过程包括:
下面是一把学生椅的研发流程。
(1)研发团队进行多次讨论、交流后,绘制了学生椅的草图(如图甲)。这个过程属于工程实践中的 设计环节  。
(2)在设计办公椅合适的高度(h)范围时,他需要测量人体(如图乙)哪一部分长度 C  。
A.站立身高
B.站立臂展
C.坐姿膝高
【答案】(1)设计环节;
(2)C。
【分析】工程设计的基本步骤:明确问题,明确要解决的问题是什么;前期研究,通过各种渠道,寻找相关的信息,了解问题的来龙去脉,并制作成文本或图表;设计方案,针对要解决的问题,提出尽可能多的解决方案;方案筛选,分析每一个方案的优点和缺点,筛选出最佳方案;设计制作,根据筛选出的最佳方案,制作模型或原型;测试改进,对设计制作出的模型或原型进行测试,根据测试结果,反思并改进模型或原型;展示交流,对最终的设计方案进行展示交流。
【解答】解:(1)研发团队进行多次讨论、交流后绘制学生椅草图的过程属于工程实践中的设计环节,因为工程实践通常包括需求分析、设计、制作、测试等多个环节。在这个情境中,研发团队经过讨论和交流,将想法转化为具体的学生椅草图,这是在确定产品的外观、结构等设计方面的内容,是整个工程实践中设计阶段的重要工作,所以这个过程属于工程实践中的设计环节。
(2)在设计办公椅合适的高度(h)范围时,他需要测量人体坐姿膝高的长度,因为办公椅是供人坐着使用的,其高度的设计主要是为了让人在坐着的时候能够舒适地使用,而坐姿膝高是与人体坐着时的高度相关的重要尺寸参数。站立身高主要用于确定一些与站立相关的设施高度,如门框高度等;站立臂展主要与一些需要手臂伸展操作的设施或空间设计相关,如某些工作台的宽度等。而办公椅的高度设计,需要考虑人坐着时膝盖到地面的高度,即坐姿膝高,这样才能使椅子的高度适合人体坐姿,保证使用者的舒适和健康,所以在设计办公椅合适的高度(h)范围时,需要测量人体的坐姿膝高。
故选:C。
故答案为:
(1)设计环节;
(2)C。
15.小乐拟通过制作和使用三球运动演示模型来研究日食。实践1:制作三球运动演示模型
(1)如图甲所示为小乐设计的三球运动演示模型的外啮合型齿轮传动装置示意图(俯视图),每个齿轮下的数字为该齿轮的齿数。A点为固定如图乙所示的太阳模型的位置,B点为固定如图丙所示的地球和月球模型的位置。
已知:①外啮合型齿轮传动装置:齿轮转过圈数与齿数成反比,相连齿轮的转动方向相反。
②三球运动演示模型模拟地球、月球公转的周期比为12:1。
试从模拟地球、月球公转的周期比,地球、月球公转方向等角度对该传动装置进行评价。  该传动装置可模拟地球、月球公转的周期比为12:1,但会出现地球公转和月球公转方向相反的问题  。
实践2:使用三球运动演示模型研究日食
(2)小乐在老师的指导下,正确制作了三球运动演示模型,当三球运动到如图丁所示位置时,地球模型上的C区域可观察到  日全食  (选填“日全食”“日偏食”或“日环食”)。如图戊所示为太阳模型被月球模型遮掩过程中拍摄的三张照片,则按遮掩的先后顺序,依次为  ③①②  。
【答案】(1)该传动装置可模拟地球、月球公转的周期比为12:1,但会出现地球公转和月球公转方向相反的问题
(2)日全食;③①②
【分析】(1)地球和月球的公转方向都是自西向东,地球公转周期为一年,月球公转周期为一个月。
(2)日食是当地球、月球和太阳三者几乎在同一直线上时,月球挡住了射向地球的太阳光,导致地球上的某些地区看不到太阳或只看到残缺的太阳,分为日全食、日偏食、日环食。
【解答】解:(1)根据题目中给出的条件,外啮合型齿轮传动装置的齿轮转过圈数与齿数成反比,且相连齿轮的转动方向相反;因此,齿轮A和齿轮B的转速比为12:1,符合模拟地球、月球公转的周期比;但是,由于相连齿轮的转动方向相反,地球模型和月球模型的公转方向相反,不符合实际。
(2)当地球模型上的C区域可观察到日食时,太阳光完全被月球阻挡,可以判断出是日全食;根据太阳模型被月球模型遮掩过程中拍摄的三张照片,可以判断出遮掩的先后顺序。根据照片中太阳被遮掩的部分,可以判断出遮掩的先后顺序为③①②。
故答案为:
(1)该传动装置可模拟地球、月球公转的周期比为12:1,但会出现地球公转和月球公转方向相反的问题
(2)日全食;③①②
16.小乐设计并制作了一款保温杯垫,实践步骤包括:
a.制作保温杯垫,编写使用说明书;
b.收集信息,选择合适的保温杯垫材料和制作工具,绘制草图;
c.发布保温杯垫;
d.根据测试结果进行优化;
e.对保温杯垫进行测试,并结合评价量表打分;
f.了解已有的保温杯垫加热方式,明确保温杯垫的验收标准。
(1)工程实践的一般过程如下:明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果。则小乐实践步骤的顺序为 fb a e d c  (按序填写母)。
(2)为了使保温杯垫适用于更多水杯的保温,步骤b中应收集的信息有 收集不同水杯的底部尺寸范围  (写出1点)。
(3)小乐选择了用电加热的方式制作保温杯垫,并设计了如下评价量表,回答问题:
评价指标 优秀 合格 待改进
材料 易得且环保 易得、不环保 待填①
保温效果 最高保温温度在50℃以上 最高保温温度在30℃~50℃之间 最高保温温度在30℃以下
智能化 可连续调节保温温度 可调节保温温度但不连续 无法调节保温温度
待填② …… …… ……
①补全保温杯垫评价量表。 能耗方面:优秀:低能耗,在相同的保温时长和温度条件下,消耗电量少。合格:中等能耗,电量消耗处于一般水平。不合格:高能耗,相比同类型产品电量消耗明显偏高  。
②针对保温杯垫采用电加热的方式,提出一个新的评价指标。 加热速度:优秀:能在短时间内(如5分钟内)将杯垫温度快速提升到设定温度范围(如从室温提升到50℃以上);合格:能在一定时间内(如5﹣10分钟)将杯垫温度提升到设定温度范围(如30℃﹣50℃);不合格:需要较长时间(10分钟以上)才能达到设定温度范围  。
【答案】(1)f b a e d c。
(2)收集不同水杯的底部尺寸范围。
(3)①能耗方面:优秀:低能耗,在相同的保温时长和温度条件下,消耗电量少。合格:中等能耗,电量消耗处于一般水平。不合格:高能耗,相比同类型产品电量消耗明显偏高。
②加热速度:优秀:能在短时间内(如5分钟内)将杯垫温度快速提升到设定温度范围(如从室温提升到50℃以上);
合格:能在一定时间内(如5﹣10分钟)将杯垫温度提升到设定温度范围(如30℃﹣50℃);不合格:需要较长时间(10分钟以上)才能达到设定温度范围。
【分析】工程设计的基本步骤:明确问题,明确要解决的问题是什么;前期研究,通过各种渠道,寻找相关的信息,了解问题的来龙去脉,并制作成文本或图表;设计方案,针对要解决的问题,提出尽可能多的解决方案;方案筛选,分析每一个方案的优点和缺点,筛选出最佳方案;设计制作,根据筛选出的最佳方案,制作模型或原型;测试改进,对设计制作出的模型或原型进行测试,根据测试结果,反思并改进模型或原型;展示交流,对最终的设计方案进行展示交流。
【解答】解:(1)工程实践步骤顺序:首先要“了解已有的保温杯垫加热方式,明确保温杯垫的验收标准”,这属于明确问题。接着“收集信息,选择合适的保温杯垫材料和制作工具,绘制草图”,这是设计方案。然后“制作保温杯垫,编写使用说明书”,这是实施计划。之后“对保温杯垫进行测试,并结合评价量表打分”以及“根据测试结果进行优化”属于检验作品和改进完善。最后“发布保温杯垫”属于发布成果。故答案为:
f b a e d c。
(2)为了使保温杯垫适用于更多水杯的保温,在收集信息时可以收集不同水杯的底部尺寸范围等信息,这样可以根据不同水杯尺寸来设计合适的保温杯垫,使其适用性更广。
(3)①补全保温杯垫评价量表:能耗方面:优秀:低能耗,在相同的保温时长和温度条件下,消耗电量少。合格:中等能耗,电量消耗处于一般水平。不合格:高能耗,相比同类型产品电量消耗明显偏高。安全性方面:优秀:具备多重安全保护措施,如过热保护、漏电保护等,安全性能高。合格:有基本的安全防护,能满足日常使用安全需求。不合格:安全防护措施少,存在安全隐患。②针对保温杯垫采用电加热的方式,新的评价指标:加热速度:优秀:能在短时间内(如5分钟内)将杯垫温度快速提升到设定温度范围(如从室温提升到50℃以上);合格:能在一定时间内(如5﹣10分钟)将杯垫温度提升到设定温度范围(如30℃﹣50℃);不合格:需要较长时间(10分钟以上)才能达到设定温度范围。温度均匀性:优秀:杯垫表面各点温度均匀,温差在±2℃以内。合格:杯垫表面温度基本均匀,温差在±5℃以内。不合格:杯垫表面温度不均匀,温差超过±5℃。
故答案为:
(1)f b a e d c。
(2)收集不同水杯的底部尺寸范围。
(3)①能耗方面:优秀:低能耗,在相同的保温时长和温度条件下,消耗电量少。合格:中等能耗,电量消耗处于一般水平。不合格:高能耗,相比同类型产品电量消耗明显偏高。
②加热速度:优秀:能在短时间内(如5分钟内)将杯垫温度快速提升到设定温度范围(如从室温提升到50℃以上);
合格:能在一定时间内(如5﹣10分钟)将杯垫温度提升到设定温度范围(如30℃﹣50℃);不合格:需要较长时间(10分钟以上)才能达到设定温度范围。
17.如图是小宁同学的一个平板电脑,小宁学习了工程实践课后,想做一个简易的支架,可以在一定范围内调节支撑角度,平板电脑的长度是24.8cm,宽度是17.9cm,厚度是0.6cm。现有直径5mm的铁条作为材料,长度足够,其他零件自选。以下是小宁进行工程实践的部分步骤:
(1)【明确问题】简易支架的设计要求如下:
①要求结构牢靠简单,便于制作;②能竖立,结构稳定;③能够调节支撑角度,操作方便。
(2)【设计方案】请根据上述设计要求,完成下列任务:
①小宁发现问题的途径是  B  (填字母)。
A.收集和分析信息
B.观察日常生活
C.技术研究与技术试验
②画出支撑架的设计草图,并在设计草图中标注支撑架的主要尺寸;必要时可用文字说明;
(3)【实施方案】小宁根据方案制作支架,记录了制作过程和技巧经验。
【检验作品】
①说明该支架是如何实现其功能的: 三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后,可调节角度  。
②为了检测该支架是否稳定,请你提出一个检测的操作方法: 把平板电脑放上面,轻轻晃动,观察是否翻倒  。
【改进完善】……
【发布成果】……
【答案】(2)①B;②见解答;
(3)①三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后,可调节角度,
②把平板电脑放上面,轻轻晃动,观察是否翻倒。
【分析】(1)根据生活中需要支撑平板电脑分析;
(2)根据需要画成图纸;
(3)根据螺母固定和角度可调分析。
【解答】解:(1)为了观察方便,平板电脑需要支撑,是观察日常生活发现问题的;故选:B。
(2)采用选择螺母固定,通过角度改变倾斜程度,如图所示:
(3)三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后,可调节角度,实现结构的可调节性与稳定性。
为了检测该支架是否稳定,把平板电脑放上面,轻轻晃动,观察是否翻倒。
故答案为:(2)①B;②见解答;
(3)①三根支架通过调整螺丝与螺母紧固后,可调节角度,
②把平板电脑放上面,轻轻晃动,观察是否翻倒。
18.中国首辆火星车“祝融号”于2021年5月22日成功到达火星表面。设计火星车时要综合考虑火星表面光照弱、温度低、随时会出现尖锐砂石以及不可预估的沙尘天气等不利因素。为了帮助同学们更加深入地了解“祝融号”火星车,老师让大家自主设计制造一辆“火星车”。
(1)设计制作“火星车”的步骤有:①设计方案;②实施计划;③明确问题;④改进完善;⑤发布成果;⑥检验产品。请按先后顺序将它们排序: ③①②⑥④⑤  (填序号)。
(2)我们可以通过 C  (填字母,下同)了解到“祝融号”火星车的动力来自太阳能。
A.实地调查
B.参观访问
C.查阅资料
D.探究实验
(3)“祝融号”火星车比“玉兔二号”月球车设计了更大尺寸的太阳能板,是为了 B  。
A.增强稳定性
B.接受更多的太阳能
C.美观漂亮
D.方便控制行进时转向
(4)根据下面“火星车”模型测试记录表,可以知道第 二  组制作的模型最好。还可以从哪些方面对“火星车”进行评价? 制作成本  (合理即可)(试举一例)。
光电转换率 保温性 抗震性 平稳性 设计图文与说明
第一组 3分 2分 1分 1分 3分
第二组 2分 3分 2分 3分 2分
第三组 1分 1分 3分 2分 2分
(5)下列说法正确的是 B  。
A.如果测试失败,就代表“火星车”是失败的作品
B.发现模型存在问题,可以先将问题记录下来,讨论以后进行改进
C.不管测试中发现的问题,按照原来的图纸继续制作完成
D.“火星车”的设计最重要在于光电转换率,其他方面可以不用管
(6)如果要给上面三组的“火星车”模型提出修改建议,你打算给哪个组提建议?你的建议是什么?(写出一个即可) 给第二组提建议。因为第二组不管测试中发现的问题继续制作,建议在发现问题后,暂停制作,组织团队成员对发现的问题进行讨论分析,找出问题产生的原因,然后根据分析结果对图纸进行修改,再继续制作  。
【答案】(1)③①②⑥④⑤;
(2)C;
(3)B;
(4)二 制作成本;
(5)B;
(6)给第二组提建议。因为第二组不管测试中发现的问题继续制作,建议在发现问题后,暂停制作,组织团队成员对发现的问题进行讨论分析,找出问题产生的原因,然后根据分析结果对图纸进行修改,再继续制作。
【分析】工程设计的步骤有:①设计方案;②实施计划;③明确问题;④改进完善;⑤发布成果;⑥检验产品。
【解答】解:(1)设计制作任何产品,首先要明确问题,即知道需要解决什么需求;然后设计方案,规划如何去解决这个问题;接着实施计划,按照设计的方案进行制作;制作完成后检验产品,查看是否达到预期效果;根据检验结果进行改进完善;最后发布成果。
所以先后顺序为:③①②⑥④⑤。
(2)A.实地调查,由于火星距离地球遥远,无法实地去调查火星车的动力来源。
B.参观访问,通常也很难有合适的机会通过参观访问直接获取火星车动力来源的信息。
C.查阅资料,通过查阅官方发布的新闻、科学报道等资料,可以了解到“祝融号”火星车的动力来自太阳能,该选项正确。
D.探究实验,无法通过探究实验直接得出火星车在火星上的动力来源情况。
故选:C。
(3)火星表面光照弱,“祝融号”火星车比“玉兔二号”月球车设计更大尺寸的太阳能板,是为了接受更多的太阳能,从而为火星车提供足够的能量。A.增强稳定性与太阳能板尺寸大小关系不大;
B.符合题意。
C.美观漂亮不是主要目的;
D.方便控制行进时转向与太阳能板尺寸无关。
故选:B。
(4)判断哪组模型最好:通常我们可以通过计算每组各项得分的总和来比较哪组制作的模型更好。
第一组得分:3+2+1+1+3=10分。第二组得分:2+3+2+2+2 = 11分。第三组得分:1+1+3+2+2 = 9分。因为11>10>9,所以第二组制作的模型最好。
其他评价方面:还可以从模型的创新性(比如是否有独特的设计理念或结构)、材料的环保性(使用的材料是否对环境友好)、模型的可操作性(在实际模拟场景中操作是否方便)等方面进行评价。
(5)A.测试失败并不代表“火星车”是失败的作品。测试的意义就在于发现问题,通过改进可以让模型更加完善,A 错误。
B.发现模型存在问题,先将问题记录下来,然后进行讨论,分析问题产生的原因,最后进行改进,这是合理的解决问题的流程,B 正确
C.不管测试中发现的问题,按照原来的图纸继续制作完成,这样做会导致模型最终可能无法达到预期的效果,C 错误。
D.“火星车”的设计是一个综合的过程,光电转换率固然重要,但其他方面如结构稳定性、移动性能等也同样关键,不能忽视,D 错误。
故选:B。
(6)假设给第二组提建议。因为第二组不管测试中发现的问题继续制作,建议在发现问题后,暂停制作,组织团队成员对发现的问题进行讨论分析,找出问题产生的原因,然后根据分析结果对图纸进行修改,再继续制作。
故答案为:
(1)③①②⑥④⑤;
(2)C;
(3)B;
(4)二 制作成本;
(5)B;
(6)给第二组提建议。因为第二组不管测试中发现的问题继续制作,建议在发现问题后,暂停制作,组织团队成员对发现的问题进行讨论分析,找出问题产生的原因,然后根据分析结果对图纸进行修改,再继续制作。
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【核心素养】浙教版(2024版)七年级科学上册·分层练习
5.2 像工程师那样实践
科学观念:知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程。通过对日地月三球运动演示模型设计制作的工程实践,初步感受物体运动变化观和系统模型观。
科学思维:通过分析、比较、综合等方法对办公椅进行优化设计,归纳工程实践的六大环节;综合运用抽象、模型等方法,系统设计三球运动时的结构以达成其功能,得到合适的设计方案。
探究实践:经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程,初步具备技术与工程实践的技能,提出办公椅存在的新问题,并设想对产品进行改进;开展小组活动,通过对三球运动演示模型的方案设计、模型制作,提升工程设计能力。
态度责任:对创新实践活动具有好奇心与探究热情,养成勇于质疑、乐于分享、善于实践的态度。
1.如图为港珠澳大桥沉管隧道,其施工难点是(  )
A.抗风性 B.海底地基沉降
C.材料成本 D.景观协调
2.我们每天都在使用各种工程产品。某同学在使用某款插座时,发现无法同时插入两个插头,如图所示。因此他打算设计一款新插座来解决这一问题,这属于工程实践的(  )
A.明确问题 B.设计方案
C.实施计划 D.检验作品
3.下列对工程的认识不正确的是(  )
A.工程是为了满足我们的需要设计和使用技术、解决实际问题和制造产品的活动
B.工程建设最关键部分在于设计,设计的好坏直接决定工程的成果
C.工程设计时需要根据实际情况,克服种种限制和挑战
D.评估工程时,最主要评估项目成本,节省成本才是硬道理
4.模型制作是工程设计中必不可少的环节。关于模型制作,下列说法错误的是(  )
A.制作的模型要与设计方案相一致
B.模型制作的过程可以检验设计是否合理、科学、全面
C.制作模型时,若发现有问题,应该先修改模型,再修改方案
D.制作模型时,我们要抱有乐于接受别人意见、不断反思调整的科学态度
5.如图所示的沙滩伞,以下说法不符合事实的是(  )
A.沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素
B.在制作沙滩伞过程中,要应用到多项技术
C.沙滩伞的伞面有许多三角形结构,起到了更稳固的作用
D.沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力
6.小义家楼顶种了很多绿植,夏季需频繁浇水,为此,他想设计制作一款自动浇水装置,全过程各环节如下。对他经历的环节排序合理的是(  )
①上网收集相关自动浇水装置的制作方法 ②通过问卷,调查需求
③绘制设计图 ④制作产品
⑤分析检验结果,优化设计方案 ⑥对产品进行测试检验
A.①②⑥④③⑤ B.①②③⑥④⑤
C.②①③④⑥⑤ D.②①③⑥④
7.小明和小华分别购买了两种橡胶球,小明说:“我的弹性比你的好”。小华说:“我希望你能证实你的说法”。小明可选择下列哪个方案来解决这个问题(  )
A.两球向墙扔去,比较它们反弹时离墙的距离
B.手触摸两球,看哪一个球较硬
C.两球于离地等高处由静止下落,比较它们反弹的高度
D.把两球向地面掷下,比较它们反弹的高度
8.如图所示为木料抗弯强度实验。木料在悬挂重物后向下弯曲,测得木料M的下弯距离为5mm,木料N的下弯距离为8mm。从结构稳固角度考虑,下列板凳设计方案中,合理的是(  )
A.木料M制作 B.木料M制作
C.木料N制作 D.木料N制作
9.乐乐发现很多食品包装袋的袋口设计成“锯齿”状,他猜想袋口做成“锯齿”状可减小撕开时用力的大小,请你选择能验证猜想的最佳设计方案(  )
A.同一人分别在“锯齿”状和“平边”状位置撕开同一包装袋,比较用力大小
B.同一人分别在“锯齿”状和“平边”状位置撕开不同包装袋,比较用力大小
C.多位同学在包装袋任意位置撕开不同包装袋,交流比较用力的大小
D.多位同学在包装袋“锯齿”状位置撕开包装袋,交流比较用力的大小
10.某科学学习小组在进行工程实践时,尝试制作三球运动演示模型,过程如下:
[明确问题]
任务:设计制作三球运动演示模型,能够演示日食和月食的成因。
限制条件:材料包括地球模型、月球模型、LED灯、不同规格的皮带轮、十字轴等。
[设计方案]
(1)依据太阳、地球和月球的运行规律,制作的三球演示模型中,“地球”和“月球”公转周期比应为1:12。
(2)模型既要揭示事物本质,又要简约。理论上,三球演示模型既要体现三球间距离的比例,更需符合三球     的比例。
[实施计划]按方案制作模型,限制条件中的LED灯应安装在如图中     球中(填序号)。
[检验作品]如图为该学习小组已经完成的三球模型作品,实际检验时,摇动手柄,使大十字轴绕大轮轴转动1周,发现小十字轴只转动6周。
[改进完善]根据检验结果,你认为对上述三球运动演示模型应该如何改进?   。
………
11.制作三球运动演示模型是一个工程实践的过程,其流程有:①制作一个模型,②在限制条件下进行设计,③发布成果,④测试这个模型、评估并改进,⑤明确一个要解决的问题。下列符合工程实践的过程是(  )
A.②⑤①③④ B.②⑤①④③ C.⑤②①③④ D.⑤②①④③
12.工程实践小组在设计制作简易潜望镜(如图)的活动中,下列做法不正确的是(  )
A.在制作之前要先设计方案
B.选择材料时可考虑生活中的废旧材料
C.按设计图制作后不能调整、改进
D.制作时镜片安放要呈一定角度
13.某学习小组在设计制作走马灯的活动中,下列做法错误的是(  )
A.选择叶轮材料应考虑轻薄、易被推动的
B.走马灯工作时,以轮轴为参照物,剪纸是静止的
C.点燃的蜡烛应放在合适的位置才能让走马灯转动
D.为了让走马灯顺利转动,除顶部叶轮外,应把其它部分做成密封的
14.工程实践的一般过程包括:
下面是一把学生椅的研发流程。
(1)研发团队进行多次讨论、交流后,绘制了学生椅的草图(如图甲)。这个过程属于工程实践中的    。
(2)在设计办公椅合适的高度(h)范围时,他需要测量人体(如图乙)哪一部分长度    。
A.站立身高 B.站立臂展 C.坐姿膝高
15.小乐拟通过制作和使用三球运动演示模型来研究日食。实践1:制作三球运动演示模型
(1)如图甲所示为小乐设计的三球运动演示模型的外啮合型齿轮传动装置示意图(俯视图),每个齿轮下的数字为该齿轮的齿数。A点为固定如图乙所示的太阳模型的位置,B点为固定如图丙所示的地球和月球模型的位置。
已知:①外啮合型齿轮传动装置:齿轮转过圈数与齿数成反比,相连齿轮的转动方向相反。
②三球运动演示模型模拟地球、月球公转的周期比为12:1。
试从模拟地球、月球公转的周期比,地球、月球公转方向等角度对该传动装置进行评价。    。
实践2:使用三球运动演示模型研究日食
(2)小乐在老师的指导下,正确制作了三球运动演示模型,当三球运动到如图丁所示位置时,地球模型上的C区域可观察到     (选填“日全食”“日偏食”或“日环食”)。如图戊所示为太阳模型被月球模型遮掩过程中拍摄的三张照片,则按遮掩的先后顺序,依次为     。
16.小乐设计并制作了一款保温杯垫,实践步骤包括:
a.制作保温杯垫,编写使用说明书;
b.收集信息,选择合适的保温杯垫材料和制作工具,绘制草图;
c.发布保温杯垫;
d.根据测试结果进行优化;
e.对保温杯垫进行测试,并结合评价量表打分;
f.了解已有的保温杯垫加热方式,明确保温杯垫的验收标准。
(1)工程实践的一般过程如下:明确问题→设计方案→实施计划→检验作品→改进完善→发布成果。则小乐实践步骤的顺序为    (按序填写母)。
(2)为了使保温杯垫适用于更多水杯的保温,步骤b中应收集的信息有   (写出1点)。
(3)小乐选择了用电加热的方式制作保温杯垫,并设计了如下评价量表,回答问题:
评价指标 优秀 合格 待改进
材料 易得且环保 易得、不环保 待填①
保温效果 最高保温温度在50℃以上 最高保温温度在30℃~50℃之间 最高保温温度在30℃以下
智能化 可连续调节保温温度 可调节保温温度但不连续 无法调节保温温度
待填② …… …… ……
①补全保温杯垫评价量表。    。
②针对保温杯垫采用电加热的方式,提出一个新的评价指标。    。
17.如图是小宁同学的一个平板电脑,小宁学习了工程实践课后,想做一个简易的支架,可以在一定范围内调节支撑角度,平板电脑的长度是24.8cm,宽度是17.9cm,厚度是0.6cm。现有直径5mm的铁条作为材料,长度足够,其他零件自选。以下是小宁进行工程实践的部分步骤:
(1)【明确问题】简易支架的设计要求如下:
①要求结构牢靠简单,便于制作;②能竖立,结构稳定;③能够调节支撑角度,操作方便。
(2)【设计方案】请根据上述设计要求,完成下列任务:
①小宁发现问题的途径是     (填字母)。
A.收集和分析信息 B.观察日常生活 C.技术研究与技术试验
②画出支撑架的设计草图,并在设计草图中标注支撑架的主要尺寸;必要时可用文字说明;
(3)【实施方案】小宁根据方案制作支架,记录了制作过程和技巧经验。
【检验作品】
①说明该支架是如何实现其功能的:    。
②为了检测该支架是否稳定,请你提出一个检测的操作方法:    。
【改进完善】……
【发布成果】……
18.中国首辆火星车“祝融号”于2021年5月22日成功到达火星表面。设计火星车时要综合考虑火星表面光照弱、温度低、随时会出现尖锐砂石以及不可预估的沙尘天气等不利因素。为了帮助同学们更加深入地了解“祝融号”火星车,老师让大家自主设计制造一辆“火星车”。
(1)设计制作“火星车”的步骤有:①设计方案;②实施计划;③明确问题;④改进完善;⑤发布成果;⑥检验产品。请按先后顺序将它们排序:    (填序号)。
(2)我们可以通过    (填字母,下同)了解到“祝融号”火星车的动力来自太阳能。
A.实地调查
B.参观访问
C.查阅资料
D.探究实验
(3)“祝融号”火星车比“玉兔二号”月球车设计了更大尺寸的太阳能板,是为了    。
A.增强稳定性 B.接受更多的太阳能
C.美观漂亮 D.方便控制行进时转向
(4)根据下面“火星车”模型测试记录表,可以知道第    组制作的模型最好。还可以从哪些方面对“火星车”进行评价?    (合理即可)(试举一例)。
光电转换率 保温性 抗震性 平稳性 设计图文与说明
第一组 3分 2分 1分 1分 3分
第二组 2分 3分 2分 3分 2分
第三组 1分 1分 3分 2分 2分
(5)下列说法正确的是    。
A.如果测试失败,就代表“火星车”是失败的作品
B.发现模型存在问题,可以先将问题记录下来,讨论以后进行改进
C.不管测试中发现的问题,按照原来的图纸继续制作完成
D.“火星车”的设计最重要在于光电转换率,其他方面可以不用管
(6)如果要给上面三组的“火星车”模型提出修改建议,你打算给哪个组提建议?你的建议是什么?(写出一个即可)    。
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