/ 让教学更有效 精品试卷 | 科学
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: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;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: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;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。
一、工程设计的过程
1、工程设计的过程:明确问题,设计方案(①概念设计②具体设计),实施方案,检验产品,改进完善。
2、工程可以很简单,也可以很复杂。
3、一个好的工程设计能够提前预估现实需求和未来可能出现的问题,减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。
二、我们的工程实践
1、工程实践的过程并非一蹴而就,在工程设计时要不断地发现问题、寻找原因并迭代改进,直至符合工程验收标准。
◆任务点一:制作三球运动演示模型
一般过程 制作三球运动演示模型
明确问题 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:木板、地球小模型、LED灯等。 工具:锯子、砂纸等。
设计方案 模拟运动的机械模块:(1)用一个大功率LED灯,配一个圆形乳白色外罩代替太阳(大)、用泡沫大球代替地球(中)和用泡沫小球代替月球(小),地球可绕太阳转动,月球可绕地球转动。 (2)模型的动力利用手动、皮带轮和皮带配合完成。 (3)机械装置中太阳下面的大皮带轮直径是带动月球转动的小皮带轮的12倍,可以保证地球绕太阳运动1圈时,月球绕地球运动12圈。 模拟阳光的发光模块 用大功率LED灯可以模拟阳光
材料选择:木板,太阳、地球、月球小模型直径不相同的轴和轴套(大铁轴配大皮带轮,小铁轴配小皮带轮)大小不同的两个皮带轮及皮带(两个皮带轮直径的比是12:1) 一些螺丝、螺母等固定件 工具选择:如锯子、钻孔工具等
绘制草图
实施计划 1.按照草图中的尺寸,用锯子把木板锯成长度和宽度各不相同的长木条。(注意:使用锯子和钻孔机注意安全) 2.用钻孔机在较长木条的左右两端和中间偏右的位置钻3个孔,在较短的木条的两端各钻一个孔,较宽的木条的中间钻一个孔。(注意:孔的大小和轴的大小相同,较宽木条的中间孔和较长木条中间偏右的孔径相同,其余的孔径相同) 3.按照下图,用螺丝把底座安装好。 4.将一个大皮带轮用大铁轴套固定在较宽木条中心的大铁轴上,再把较长木条中间偏右的孔插上,轴上端固定太阳模型。(注意:大皮带轮上下都要用轴套固定,与上下木条之间要留有空隙) 5.较长木条左侧的孔中插入小铁轴,轴的下面装一个小皮带轮,上面依次固定较短木条和地球(泡沫中球)模型,较短木条的另一端固定月球(泡沫小球)模型,调整轴的高度,使月球中心与地球中心相平。 6.在大、小皮带轮上挂上松紧合适的皮带,推动右侧的轴,使较长木条带动地球绕太阳转动,同时小皮带轮带动月球绕地球旋转,如图所示。
检验产品 演示要求在遮光室内进行。用手连续推动右侧的轴,地球绕太阳公转,月球绕地球旋转,当地球运行到太阳与月球之间时,则形成月食;当月球运行到太阳与地球之间时,则形成日食。验收标准:三球运动演示模型制作验收标准 评价维度★★★★★★科学原理三球位置、比例均不合理三球位置或比例基本合理三球位置、比例均合理可靠程度模型难以正常转动模型转动流畅,偶尔打滑卡顿,但不影响使用模型转动流畅,无打滑卡顿现象制作工艺模型外形较粗糙模型外形较为美观模型整体美观、精致演示效果无法演示日食和月食基本可以演示日食和月食,光源有时会被遮挡可以完美演示日食和月食,光源全程无遮挡
依照评价量表对模型进行测试并打分,将结果记录在表中。三球运动演示模型测试记录表 组别科学原理可靠程度制作工艺演示效果第一组第二组第三组……
改进完善 手动转动可以改成电动机、电池和齿轮自动转动,运行更平稳
发布成果 通过绘制画报、呈现实物或产品发布会的形式发布三球运动演示模型制作成果
1. 一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问题,减少 、降低 、保证工程 和延长 。
【答案】资源浪费;施工成本;安全稳定;工程使用寿命
2.工程实践的一般过程:明确问题→ →实施方案→ → →发布成果。
【答案】设计方案;检验产品;改进完善
3.小敏在做课件时发现键盘很脏,里面的灰尘难以清理。于是从吸尘器中得到启发,制作一个小型吸尘器来清理。小敏发现问题的途径是( )
A.观察生活 B.科学实验 C.收集信息 D.技术试验
【答案】A
4.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
5.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
6.如图甲所示为小明的课桌,小明发现课桌上经常要放满书,水杯很容易被碰倒。为了节省空间,小明准备设计并制作一个桌边水杯架。如图乙所示为小明的水杯,经过测量,水杯的直径为70 mm,书桌的高度为800 mm,其边缘厚度为 20 mm。
设计要求如下:①在不破坏桌面的情况下,水杯架与桌面相连,紧固后连接可靠;②水杯在水杯架上取放方便,且不易翻倒;③水杯架不使用时可以收纳到桌面下;④水杯架的主要材料为钢板,辅助材料自选。
(1)小明在设计该水杯架时不需要考虑的因素是____(填字母,下同)。
A.装满水的水杯的质量
B.课桌的高度
C.课桌的边缘厚度
(2)在设计过程中,下列做法合理的是____。
A.小明在方案筛选前需先绘制图样
B.设计水杯架时需要考虑水杯的大小和环境等因素
C.可以通过在水杯架上悬挂 20 kg的重物来检验其承重能力
【答案】(1)B
(2)B
7.某设计师设计并制作了一款保温杯垫,实践步骤包括:①制作保温杯垫,编写使用说明书;②收集信息,选择合适的保温杯垫材料和工具,绘制草图;③发布保温杯垫;④根据测试结果进行优化;⑤对保温杯垫进行测试,并结合评价量表打分;⑥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,请将其余序号填到对应的横线上。
明确问题⑥→设计方案 →实施计划 →检验作品 →改进完善 →发布成果③。
(2)请完善“简易保温杯垫”评价量表。
评价指标 优秀 合格 待改进
原料 原材料易得,且环保 原材料易得,不环保
最高保温温度可以维持在50℃ 最高保温温度可以维持在30℃ 最高保温温度可以维持在20℃
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
(3)为了使杯垫适用于更多水杯的保温,步骤②中,应该收集的信息有 。
【答案】(1)②①⑤④ (2)原料不易得且不环保 最高保温温度(3)常见水杯的尺寸和材料
1. 好的工程设计的要求:提前预估现实需求和未来可能出现的问题, 资源浪费, 施工成本,保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。
【答案】减少;降低
2. 如今国内高速公路建设取得长足发展,但公路建设对生态环境也有不利影响。目前,山区高速公路的建设危害主要体现在三个方面:一是造成水土流失;二是破坏自然生态;三是影响自然景观。对于此现象,不可行的解决办法是 ( )
A.在公路建设中要充分遵守“环保优先”的原则,减少可能产生的不利于生态环境的问题
B.在工程设计中,宁可加大工程造价,也不大挖大填,破坏生态平衡
C.高速公路建设对自然生态破坏主要影响到的是山区,跟城市里的人无关,可继续开展建设工作
D.改进工程技术水平,实现保护环境与发展交通共赢
【答案】C
3.请你根据所学的知识,为学生教室设计一个放伞的置伞架。
设计要求:a.结构稳固; b.布局合理; c.材料易得,方便制作
(1)设计该置伞架时需考虑的因素有 (多选)
①同学们常带的雨伞种类、数量; ②折叠伞折叠后的长度; ③长柄伞的长度;
④教室的的空间大小; ⑤教室中可摆放置伞架的空间大小。
(2)你选用什么材料制作,请说明采用所选材料的理由: 。
(3)做好置伞架后还需对其进行技术试验,下列技术试验合理的是 (多选)。
A.用手摇晃置伞架,看其是否稳定 B.取放雨伞,检验取放是否方便
C.给置伞架加上适当的重物,测试其强度
D.请同学坐在置伞架上,左右摇晃,测试其稳定性
【答案】(1)①②③⑤(2)木材环保、强度高、外观好(合理均可)(3)ABC
4.飞檐是指屋檐的檐部向上翘起,是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色,是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观,图2示意飞檐光照原理。据此回答:
图1 图2
(1)从室内光照的角度考虑,“飞檐”设计的主要目的是 。
A.扩大夏季遮阳的面积 B.扩大冬季采光的面积
C.缩小夏季遮阳的面积 D.缩小冬季采光的面积
(2)某建筑设计师在浙江采用了“飞檐”的设计。若屋顶高度不变,与北京相比,应做
的调整是 。
①飞檐长度不变,加大飞檐翘起角度 ②飞檐翘起角度不变,缩短飞檐
③飞檐长度不变,缩小飞檐翘起角度 ④飞檐翘起角度不变,加长飞檐
(3)东北地区的飞檐长度都较短,能够更好的 。
A.排泄雨水 B.遮阳纳凉 C.美观协调 D.减少积雪
【答案】(1)B (2)①② (3)D
5.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) 。
【答案】(1)③①②⑥④ (2)C (3)B (4)二 制作成本 (5)B
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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: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;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: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;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。
一、工程设计的过程
1、工程设计的过程: 。
2、工程可以很简单,也可以很复杂。
3、一个好的工程设计能够提前预估现实需求和未来可能出现的问题,减少资源浪费、降低施工成本、保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。
二、我们的工程实践
1、工程实践的过程并非一蹴而就,在工程设计时要不断地 、 并迭代改进,直至符合工程验收标准。
◆任务点一:制作三球运动演示模型
一般过程 制作三球运动演示模型
明确问题 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:木板、地球小模型、LED灯等。 工具:锯子、砂纸等。
设计方案 模拟运动的机械模块:(1)用一个大功率LED灯,配一个圆形乳白色外罩代替太阳(大)、用泡沫大球代替地球(中)和用泡沫小球代替月球(小),地球可绕太阳转动,月球可绕地球转动。 (2)模型的动力利用手动、皮带轮和皮带配合完成。 (3)机械装置中太阳下面的大皮带轮直径是带动月球转动的小皮带轮的12倍,可以保证地球绕太阳运动1圈时,月球绕地球运动12圈。 模拟阳光的发光模块 用大功率LED灯可以模拟阳光
材料选择:木板,太阳、地球、月球小模型直径不相同的轴和轴套(大铁轴配大皮带轮,小铁轴配小皮带轮)大小不同的两个皮带轮及皮带(两个皮带轮直径的比是12:1) 一些螺丝、螺母等固定件 工具选择:如锯子、钻孔工具等
绘制草图
实施计划 1.按照草图中的尺寸,用锯子把木板锯成长度和宽度各不相同的长木条。(注意:使用锯子和钻孔机注意安全) 2.用钻孔机在较长木条的左右两端和中间偏右的位置钻3个孔,在较短的木条的两端各钻一个孔,较宽的木条的中间钻一个孔。(注意:孔的大小和轴的大小相同,较宽木条的中间孔和较长木条中间偏右的孔径相同,其余的孔径相同) 3.按照下图,用螺丝把底座安装好。 4.将一个大皮带轮用大铁轴套固定在较宽木条中心的大铁轴上,再把较长木条中间偏右的孔插上,轴上端固定太阳模型。(注意:大皮带轮上下都要用轴套固定,与上下木条之间要留有空隙) 5.较长木条左侧的孔中插入小铁轴,轴的下面装一个小皮带轮,上面依次固定较短木条和地球(泡沫中球)模型,较短木条的另一端固定月球(泡沫小球)模型,调整轴的高度,使月球中心与地球中心相平。 6.在大、小皮带轮上挂上松紧合适的皮带,推动右侧的轴,使较长木条带动地球绕太阳转动,同时小皮带轮带动月球绕地球旋转,如图所示。
检验产品 演示要求在遮光室内进行。用手连续推动右侧的轴,地球绕太阳公转,月球绕地球旋转,当地球运行到太阳与月球之间时,则形成月食;当月球运行到太阳与地球之间时,则形成日食。验收标准:三球运动演示模型制作验收标准 评价维度★★★★★★科学原理三球位置、比例均不合理三球位置或比例基本合理三球位置、比例均合理可靠程度模型难以正常转动模型转动流畅,偶尔打滑卡顿,但不影响使用模型转动流畅,无打滑卡顿现象制作工艺模型外形较粗糙模型外形较为美观模型整体美观、精致演示效果无法演示日食和月食基本可以演示日食和月食,光源有时会被遮挡可以完美演示日食和月食,光源全程无遮挡
依照评价量表对模型进行测试并打分,将结果记录在表中。三球运动演示模型测试记录表 组别科学原理可靠程度制作工艺演示效果第一组第二组第三组……
改进完善 手动转动可以改成电动机、电池和齿轮自动转动,运行更平稳
发布成果 通过绘制画报、呈现实物或产品发布会的形式发布三球运动演示模型制作成果
1. 一个好的工程设计能够预估现实需求和未来可能出现的问题,减少 、降低 、保证工程 和延长 。
2.工程实践的一般过程:明确问题→ →实施方案→ → →发布成果。
3.小敏在做课件时发现键盘很脏,里面的灰尘难以清理。于是从吸尘器中得到启发,制作一个小型吸尘器来清理。小敏发现问题的途径是( )
A.观察生活 B.科学实验 C.收集信息 D.技术试验
4.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
5.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
6.如图甲所示为小明的课桌,小明发现课桌上经常要放满书,水杯很容易被碰倒。为了节省空间,小明准备设计并制作一个桌边水杯架。如图乙所示为小明的水杯,经过测量,水杯的直径为70 mm,书桌的高度为800 mm,其边缘厚度为 20 mm。
设计要求如下:①在不破坏桌面的情况下,水杯架与桌面相连,紧固后连接可靠;②水杯在水杯架上取放方便,且不易翻倒;③水杯架不使用时可以收纳到桌面下;④水杯架的主要材料为钢板,辅助材料自选。
(1)小明在设计该水杯架时不需要考虑的因素是____(填字母,下同)。
A.装满水的水杯的质量
B.课桌的高度
C.课桌的边缘厚度
(2)在设计过程中,下列做法合理的是____。
A.小明在方案筛选前需先绘制图样
B.设计水杯架时需要考虑水杯的大小和环境等因素
C.可以通过在水杯架上悬挂 20 kg的重物来检验其承重能力
7.某设计师设计并制作了一款保温杯垫,实践步骤包括:①制作保温杯垫,编写使用说明书;②收集信息,选择合适的保温杯垫材料和工具,绘制草图;③发布保温杯垫;④根据测试结果进行优化;⑤对保温杯垫进行测试,并结合评价量表打分;⑥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,请将其余序号填到对应的横线上。
明确问题⑥→设计方案 →实施计划 →检验作品 →改进完善 →发布成果③。
(2)请完善“简易保温杯垫”评价量表。
评价指标 优秀 合格 待改进
原料 原材料易得,且环保 原材料易得,不环保
最高保温温度可以维持在50℃ 最高保温温度可以维持在30℃ 最高保温温度可以维持在20℃
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
(3)为了使杯垫适用于更多水杯的保温,步骤②中,应该收集的信息有 。
1. 好的工程设计的要求:提前预估现实需求和未来可能出现的问题, 资源浪费, 施工成本,保证工程安全稳定和延长工程使用寿命。
2. 如今国内高速公路建设取得长足发展,但公路建设对生态环境也有不利影响。目前,山区高速公路的建设危害主要体现在三个方面:一是造成水土流失;二是破坏自然生态;三是影响自然景观。对于此现象,不可行的解决办法是 ( )
A.在公路建设中要充分遵守“环保优先”的原则,减少可能产生的不利于生态环境的问题
B.在工程设计中,宁可加大工程造价,也不大挖大填,破坏生态平衡
C.高速公路建设对自然生态破坏主要影响到的是山区,跟城市里的人无关,可继续开展建设工作
D.改进工程技术水平,实现保护环境与发展交通共赢
3.请你根据所学的知识,为学生教室设计一个放伞的置伞架。
设计要求:a.结构稳固; b.布局合理; c.材料易得,方便制作
(1)设计该置伞架时需考虑的因素有 (多选)
①同学们常带的雨伞种类、数量; ②折叠伞折叠后的长度; ③长柄伞的长度;
④教室的的空间大小; ⑤教室中可摆放置伞架的空间大小。
(2)你选用什么材料制作,请说明采用所选材料的理由: 。
(3)做好置伞架后还需对其进行技术试验,下列技术试验合理的是 (多选)。
A.用手摇晃置伞架,看其是否稳定 B.取放雨伞,检验取放是否方便
C.给置伞架加上适当的重物,测试其强度
D.请同学坐在置伞架上,左右摇晃,测试其稳定性
4.飞檐是指屋檐的檐部向上翘起,是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色,是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观,图2示意飞檐光照原理。据此回答:
图1 图2
(1)从室内光照的角度考虑,“飞檐”设计的主要目的是 。
A.扩大夏季遮阳的面积 B.扩大冬季采光的面积
C.缩小夏季遮阳的面积 D.缩小冬季采光的面积
(2)某建筑设计师在浙江采用了“飞檐”的设计。若屋顶高度不变,与北京相比,应做
的调整是 。
①飞檐长度不变,加大飞檐翘起角度 ②飞檐翘起角度不变,缩短飞檐
③飞檐长度不变,缩小飞檐翘起角度 ④飞檐翘起角度不变,加长飞檐
(3)东北地区的飞檐长度都较短,能够更好的 。
A.排泄雨水 B.遮阳纳凉 C.美观协调 D.减少积雪
5.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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