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2.2 独轮车省力的秘密【同步分层作业】
班级：____________ 姓名：____________
第一部分　基础达标（50分）
一、填空题（每空1分，共15分）
1．在一根棍子下面垫上一个支撑物，就能用它撬起重物，人们把这样的工具叫______；它属于______类工具。
2．杠杆上有三个重要的位置：支撑着杠杆、能让它绕着转动的固定点叫______；阻碍杠杆运动的力的位置叫______；在杠杆上用力使它转动的位置叫______。
3．模拟实验告诉我们：在支点和阻力点位置不变时，用力点距离支点越______越省力；在用力点和阻力点位置不变时，阻力点距离支点越______越省力。所以撬大石块时，支撑物要垫得离石块______一些。
4．独轮车是一个省力杠杆：车轮的______是支点，装载货物的______是阻力点，双手握持的______末端是用力点。用力点到支点的距离比阻力点到支点的距离______，所以搬运重物时更省力。
5．生活中的杠杆类工具，作用各不相同：撬棍、启瓶器、钳子、羊角锤的作用是______；筷子、船桨、钓鱼竿的作用是______；锄头、跷跷板的作用是______。
二、选择题（每小题2分，共20分）
1．爷爷在院子里用一根结实的木棍撬一块大石头，木棍下面垫了一块砖。在这个装置里，被称为“支点”的是（　　）
A．垫在木棍下面、让木棍能绕着它转动的那块砖
B．爷爷双手握住木棍、向下用力的位置
C．大石头压在木棍上、把木棍往下压的位置
D．木棍伸出去最长的那一端
2．关于独轮车上“三个点”的对应关系，正确的是（　　）
A．支点——双手握住的扶手末端　　B．支点——车轮的轴心
C．阻力点——车轮的轴心　　D．用力点——装载货物的车厢
3．模拟实验中，用直尺撬小石块。保持橡皮（支点）和小石块的位置都不动，手指用 力的位置从靠近橡皮处一点点移到直尺末端，手指的感觉是（　　）
A．越来越费力，因为用力点离支点越远，杠杆反而越费力
B．一直用同样大的力，因为石块和橡皮的位置都没有变
C．先变省力后变费力，中间某个位置最省力
D．越来越省力，因为用力点离支点越远，杠杆越省力
4．还是这个实验：手指用力的位置和小石块的位置都不动，只把橡皮（支点）从靠近 手指的一端慢慢向小石块移动，手指的感觉是（　　）
A．越来越费力，因为阻力点离支点越来越近
B．没有变化，因为手指按的位置和小石块的位置都没有动
C．越来越省力，因为阻力点离支点越来越近，同时用力点离支点也越来越远
D．越来越省力，但原因是支点离手指越来越近
5．下列四句话中，符合杠杆省力规律的是（　　）
A．用力点离支点越远、阻力点离支点越近，杠杆越省力
B．用力点到支点的距离越短，杠杆越省力
C．把支点放在杠杆的正中间时最省力
D．杠杆做得越长，就一定越省力
6．下列四种杠杆类工具中，主要作用与其他三项不同的是（　　）
A．撬棍——能把人手直接搬不动的重物撬起来
B．羊角锤——用羊角卡住钉帽，把钉子拔出来
C．启瓶器——用较小的力就能打开拧得很紧的瓶盖
D．筷子——让手指的动作延伸到更远的菜上
7．下列工具中，使用起来其实比直接用手更费力、却仍然被广泛使用的是（　　）
A．撬棍——能把人手直接搬不动的重物撬起来
B．镊子——夹取细小物品时手指用的力比物品本身的重量还大，却能伸进手指进不去的地方
C．羊角锤——用羊角卡住钉帽，把钉子拔出来
D．启瓶器——用较小的力就能打开拧得很紧的瓶盖
8．关于“人体里的杠杆”，说法正确的是（　　）
A．手臂举重物时，手中的重物就是支点
B．人体中不存在杠杆，因为骨头是硬的、不会转动
C．手臂举重物时，肘关节是支点，肱二头肌提供动力
D．手臂是省力杠杆，所以举重物一点也不费力
9．小明要用一块木板撬起花园里的大石块。支撑物垫在哪个位置最费力？（　　）
A．垫在离大石块近、离手远的位置
B．垫在离手近、离大石块远的位置
C．垫在木板的正中间，让两边一样长
D．垫在哪里都一样，只和木板的长短有关
10．奶奶要打开一瓶拧得很紧的果酱。下列做法与理由都正确的是（　　）
A．用开瓶器卡住瓶盖往上抬，它可以增大力的作用效果
B．用筷子夹住瓶盖转动，它可以扩展力的作用范围
C．用擀面杖敲打瓶盖，它可以改变力的作用方向
D．直接用手拧，因为手的力气比任何工具都大
三、判断题（每小题2分，共10分。正确的打“√”，错误的打“×”）
1．在一根棍子下面垫一个支撑物去撬起重物，这根棍子就成了杠杆类工具。（　　　）
2．用力点离支点越近，杠杆就越省力。（　　　）
3．独轮车工作时，支撑着车身转动的支点在车轮的轴心。（　　　）
4．筷子、钓鱼竿用起来并不省力，所以它们不属于杠杆类工具。（　　　）
5．独轮车静止时靠支架把车身撑住，支架的作用是保持车身平稳、防止倾倒；它并不是杠杆的支点，支点仍然在车轮的轴心。（　　　）
四、对号入座（每小题1分，共5分）
下面是几种常见的杠杆类工具。请把它们的主要作用与对应的工具连起来，把序号填在括号里（每个工具只能用一次）。
工具：①撬棍　②筷子　③羊角锤　④钓鱼竿　⑤跷跷板
（1）卡住钉帽一压就能把钉子拔出来，把手上的小劲变成拔钉的大劲 ——（　　　）
（2）不用把手伸进热汤里，就能把桌子另一头的菜夹到自己碗里 ——（　　　）
（3）两个人各坐一头，这头压下去那头就翘起来，改变了力的方向 ——（　　　）
（4）站在岸上轻轻一甩，就能把鱼钩送到十几米外的水面上 ——（　　　）
（5）插进石缝里用力一压，能把两个人抬不动的石板撬起来 ——（　　　）
第二部分　能力提升（30分）
五、实验分析与生活说理
1．科学课上，小明用直尺、橡皮和小石块做“模拟独轮车搬运重物”的实验。下面是他记录的两组现象（不完整），请你根据杠杆省力的规律把记录补全，并写出结论。（8分）
实验一：橡皮垫在直尺下作为支点，小石块压在直尺一端。保持橡皮和小石块的位置不动，手指用力的位置从①到②再到③（离橡皮越来越远），感受到的用力大小依次是：①______　②______　③______。
实验二：手指用力的位置和小石块的位置都不动，只把橡皮从①到②再到③移动（离小石块越来越远），感受到的用力大小依次是：①______　②______　③______。
（1）请把两组感受到的用力大小（很大／大／较小／很小）填入横线。注意：两组的①②③起点不同，请按每组自己的变化顺序填写。
（2）实验一和实验二各说明了一条什么规律？
（3）这两条规律合起来，就是独轮车“省力的秘密”。请结合独轮车的三个点说一说。
2．工人叔叔要撬起一段埋在小区花坛边的旧树桩。他双手握住一根结实木棍的一端，另一端插到树桩下面；手边还有一块砖（砖就是支点），木棍长度和手握的位置三个方案都相同。三位同学给出了下面的垫砖方案。（8分）
甲：把砖垫在离树桩很近、离手很远的位置；
乙：把砖垫在离树桩很远、离手很近的位置；
丙：把砖垫在木棍的正中间。
（1）哪个方案最省力？请用本课的规律说明理由。
（2）哪个方案最费力？为什么？
（3）丙方案的省力程度为什么介于甲、乙之间？请用本课规律说明。
3．妈妈买了一瓶果酱，瓶盖拧得非常紧。她用开瓶器（启瓶器）卡住瓶盖一压，就轻松打开了。请回答下面的问题。（6分）
（1）开瓶器是杠杆类工具。请指出它工作时支点、用力点和阻力点分别在什么位置。
（2）为什么用开瓶器比用手直接拧更省力？
（3）筷子也是杠杆，却并不省力，为什么我们还天天用它？请说出它好在什么地方，并再举一个同类的例子。
4．辨一辨：小明说“独轮车之所以省力，是因为它有轮子，轮子把滑动摩擦变成了滚动摩擦，所以省力。”小明的说法完整吗？请结合本课学到的知识说清楚。（8分）
（1）小明的说法完整吗？独轮车省力的真正秘密是什么？
（2）车轮在独轮车上起到了哪两个作用？
（3）如果一辆独轮车的扶手很短，手只能握在离车轮很近的地方，搬运同样的货物会怎样？为什么？
第三部分　拓展探究（20分）
六、拓展与实践
1．【身体里的杠杆】体育课上，小华把一桶水提在胸前（手臂弯曲）站着，还能撑一阵子；老师让他把手臂向前伸直平举、保持不动，他很快就觉得胳膊酸得受不了。请用本课的知识解释这个现象。（6分）
（1）手臂就是一个天然的杠杆。请写出支点、用力点、阻力点分别在哪里，动力由谁提供。
（2）为什么同样的一桶水，手臂伸直平举比弯曲提在胸前费力得多？请用杠杆省力的规律解释。
（3）请再举出一个“身体里的杠杆”，说明它的支点在哪里。
2．【小小工程师】爷爷有一根长度只有80厘米的旧撬棍，撬院子里的石头时总是很费劲，他习惯双手握在撬棍中间，家里一时也找不到更长的棍子。请你帮他想想办法。（8分）
要求：①在不更换更长撬棍的前提下，写出两种能让它更省力的做法，并说明依据的规律；
②如果这次要撬的是一块又薄又脆的青石板（一撬就断），你的做法要怎么调整？为什么？
③再写出一条使用撬棍时的安全注意事项。
3．【家庭小调查】请在家里找出3件“杠杆类工具”，填一填、想一想。（6分）
①写出工具的名称，并说一说它的支点、用力点、阻力点大概在哪里；
②判断它主要起哪种作用（增大力的作用效果／扩展力的作用范围／改变力的作用方向）；
③这3件工具里有没有“用了反而不省力”的？如果有，请说明我们为什么还在用它。
附加题（10分，不计入总分，供学有余力的同学挑战，也是下节课《制作独轮车》的预习）
下节课我们要动手制作一辆独轮车模型。请你先当一回设计师：
（1）你会分别用什么材料做车轮、车身、扶手和支架？各说一种，并说明选它的理由。
（2）制作完成后要做哪些测试，才能说明这辆车“合格”？至少写出两项。
（3）如果测试时发现“轮子容易打滑”和“车身容易侧翻”，你会分别怎么改进？
参考答案
一、填空题（每空1分，共15分）
1．撬杠（撬棍）；杠杆
2．支点；阻力点；用力点
3．远；近；近
4．轴心；车厢（车身）；扶手；大得多
5．增大力的作用效果；扩展力的作用范围；改变力的作用方向
二、选择题（每小题2分，共20分）
1．A　2．B　3．D　4．C　5．A　6．D　7．B　8．C　9．B　10．A
三、判断题（每小题2分，共10分）
1．√　2．×　3．√　4．×　5．√
四、对号入座（每小题1分，共5分）
（1）③　（2）②　（3）⑤　（4）④　（5）①
五、实验分析与生活说理（30分）
1．（8分）
（1）实验一：①用力大　②用力较小　③用力很小；实验二：①用力很小　②用力较小　③用力很大。（6空各0.5分，共3分；两组的起点条件不同，实验一①最靠近支点所以“用力大”，实验二①最靠近小石块所以“用力很小”，按各组自身顺序填写即可）
（2）实验一：在支点和阻力点位置不变的情况下，用力点距离支点越远，杠杆越省力；
实验二：在用力点和阻力点位置不变的情况下，阻力点距离支点越近，杠杆越省力。（2分）
（3）独轮车以车轮轴心为支点、车厢装货处为阻力点、扶手末端为用力点：货物离支点很近，而手握的扶手离支点远得多，两个有利条件同时满足，所以搬运重物时省力。（3分）
2．（8分）
（1）甲最省力。理由：砖（支点）离树桩（阻力点）越近、离手（用力点）越远越省力，甲同时满足“阻力点离支点近”和“用力点离支点远”两个有利条件。（3分）
（2）乙最费力。砖离树桩远、离手近，阻力点离支点远、用力点离支点近，两个条件都不利，所以最费力。（3分）
（3）丙把支点放在木棍正中间，阻力点到支点的距离和用力点到支点的距离大致相等，既不省力也不费力；甲让后一段更长、前一段更短，所以比丙省力，乙正好相反。（2分）
3．（6分）
（1）支点：开瓶器抵住瓶盖顶部（或瓶口）的那一点；用力点：手握住手柄向上抬的位置；阻力点：开瓶器卡住瓶盖边缘、把瓶盖向上撬起的位置。（每点0.5分，共1.5分；能说清三个点的相对位置即可得分）
（2）开瓶器让手用力的位置离支点更远、瓶盖（阻力点）离支点更近，根据“用力点离支点越远、阻力点离支点越近越省力”的规律，用较小的力就能产生很大的作用效果，从而打开很紧的瓶盖。（2.5分）
（3）筷子虽然不省力，却能把力的作用范围扩展得更远、更灵活，不用把手伸进热汤就能夹起远处的菜，用起来更安全方便。同类例子：船桨、钓鱼竿、镊子、火钳等。（2分）
4．（8分）
（1）不完整。（判断1分）轮子确实让滚动摩擦代替滑动摩擦、减小了搬运阻力，但那不是独轮车“省力的秘密”；独轮车真正省力是因为它是一个省力杠杆——车轮轴心是支点，车厢装货处是阻力点，扶手末端是用力点，用力点到支点的距离远大于阻力点到支点的距离。（3分）
（2）①车轮的轴心是支点，让车身能绕着它转动；②滚动前进，用滚动摩擦代替滑动摩擦，减小搬运阻力。（2分）
（3）会明显费力。扶手变短，用力点到支点的距离变小，杠杆的省力效果变弱，要撬起同样的货物，手就要用更大的力。（2分）
六、拓展与实践（20分）
1．（6分）
（1）支点：肘关节；用力点：肱二头肌（上臂肌肉）牵拉骨骼的位置；阻力点：手中水桶（重物）作用的位置；动力由肱二头肌收缩提供。（每点0.5分，共2分）
（2）手臂弯曲提在胸前时，水桶（阻力点）离肘关节（支点）很近，阻力点离支点越近越省力；手臂伸直平举时，水桶被送到离肘关节最远处，阻力点离支点远得多，杠杆就费力得多，肌肉必须用更大的力才能托住同样重的水桶。（2分）
（3）示例：踮脚尖时，脚尖着地处是支点，小腿肌肉（腓肠肌）提供动力，体重是阻力；点头时，颈部的寰枕关节是支点，颈部肌肉提供动力，头部的重量是阻力。（2分，其他合理即可）
2．（8分）
①做法一：把垫在下面的支撑物（支点）往石头方向挪，让支点离石头更近、离手更远；
做法二：双手从撬棍中间挪到撬棍最末端，尽量增大用力点到支点的距离。
依据：用力点离支点越远、阻力点离支点越近，杠杆越省力。（每点2分，共4分；其他依据本课规律的合理做法也可给分）
②青石板又薄又脆，不能再用“支点离重物越近越省力”的办法硬撬，否则力集中在一处会把石板撬断；应改用支点离石板稍远一些的方式，或在石板下面垫一块木板，把力分散到更大的面积上，宁可多费一点力也要保护石板。（2分）
③安全注意事项：垫在下面的支撑物要垫稳，防止打滑弹开伤人；手和脚不要放在石头的下方；用力时要站稳、慢慢加力，避免撬棍突然弹起伤人。（2分，写出一条即可）
3．（6分）
①示例：核桃夹——支点是两片夹臂连接的轴，用力点是手握的手柄，阻力点是夹住核桃的位置；指甲剪——支点是中间的连接轴，用力点是按压的柄，阻力点是刀口；开瓶器——支点是抵住瓶盖边缘的点，用力点是手柄，阻力点是钩住瓶盖的点。（每写出1件1分，共3分）
②核桃夹、指甲剪、开瓶器都属于“增大力的作用效果”；若写的是筷子、镊子、钓鱼竿，则属于“扩展力的作用范围”。（1分）
③示例：有——筷子并不省力，但它把力的作用范围扩展得更远、更灵活，能夹起烫的、远的、小的食物，用起来更安全方便；镊子同理，能夹到手指伸不进去的地方。若找到的三件都是省力工具，可如实写“没有”，并说明它们都属于“增大力的作用效果”，同样给满分。（2分）
附加题（10分，不计入总分，供学有余力的同学挑战，也是下节课《制作独轮车》的预习）
评分：（1）4分　（2）2分　（3）4分，合计10分。
（1）示例：车轮用5层硬纸板叠加粘贴（或塑料瓶盖、旧光盘），强度高、不易变形；车身用硬纸箱或泡沫板，轻便又能装东西；扶手用两根木棍或硬吸管，长度足够、好握持；支架用木条或小木棍，能把车身稳稳撑住、使车静止时不倒。（每部分1分，共4分）
（2）稳固性测试：装满东西后静止放在平地上，看车身会不会倾倒；承重测试：逐步增加货物重量，看最多能承载多少、车轮和支架是否变形；行驶测试：在平整路面上推行，看是否顺畅、跑偏或打滑。（每项1分，共2分，写出两项即可）
（3）轮子打滑：在车轮外圈套上橡皮圈（或缠上胶布），增大轮子与地面的摩擦力，防止打滑；车身侧翻：在车斗底部增加配重降低重心，或把支架加宽、把货物放低放正，提升平稳性。（每项2分，共4分）
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