第二单元 工具与技术 知识梳理 -教科版小学科学五上

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教科版五年级上册科学知识点整理 第二单元 《工具与技术》 本单元围绕"工具与技术"主题，从认识各种各样的工具出发，探究独轮车省力的杠杆原理，动手制作独轮车模型，学习斜面、滑轮、轮轴等简单机械的原理与应用，最终理解工具和技术的发展对社会进步的推动作用。 ──────────────────────────────────────── 第1课 《各种各样的工具》 1. 工具是人类用来延伸劳动能力、完成各种任务的器具。从古至今，人们的生活离不开工具，工具的发展让生活变得更加方便。 2. 古代工具与现代工具相比，在材料、结构、功能等方面都有了很大的改进。例如：毛笔→钢笔→签字笔；背篓→扁担→独轮车→厢式货车。 3. 独轮车是一种从古至今都在使用的运输工具，由扶手、车轮、车身、支架等部分组成。 4. 不同的工具有不同的用途和适用场景。背篓适合山路运输，扁担适合平地挑运，手推车适合平地推运。 5. 工具的选取需要考虑：运输工具、材料、制造成本、使用效果、适用场景等因素。 6. 手推车有很多种类型，如超市购物车、婴儿车、折叠手推车、轮椅等，它们在轮子数量、车身结构、使用功能等方面各有不同。 ──────────────────────────────────────── 第2课 《独轮车省力的秘密》 1. 杠杆是一种简单机械。在一根棍子下面放一个支撑物，就能用它撬起重物，这样的工具叫撬杠，撬杠是一种杠杆类工具。 2. 杠杆上有三个重要的位置：支点——支撑着杠杆，是杠杆能围绕着转动的固定点；用力点——在杠杆上用力使杠杆转动的位置；阻力点——杠杆中阻碍杠杆转动的力的位置。 3. 独轮车运用了杠杆技术。独轮车省力的秘密在于：支点在车轮轴心处，阻力点在车身上方（重物位置），用力点在扶手处。由于用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离，所以独轮车是省力杠杆。 4. 杠杆类工具种类丰富，结构多样。用力点、支点和阻力点位置不同，功能也不同。 5. 生活中常见的杠杆类工具：跷跷板、剪刀、钳子、开瓶器、镊子、筷子、钓鱼竿等。 6. 人的身体也运用了杠杆原理。例如：人的手臂绕肘关节运动，可以看作杠杆在转动。肘关节是支点，肱二头肌提供动力，重物对手施加阻力。 7. 杠杆的分类：当用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时，为省力杠杆；当用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时，为费力杠杆（如镊子、筷子）。 图：杠杆/独轮车结构示意图 【重要实验】独轮车搬运重物模拟实验 实验目的：探究杠杆的省力原理，理解独轮车省力的秘密。 实验器材：直尺（模拟杠杆）、石块（模拟重物）、橡皮（模拟阻力点位置标记）。 实验步骤：① 用直尺抬起石块，保持橡皮和石块位置不变，变换手指用力的位置，感受用力大小的不同。② 保持石块和手指用力位置不变，调整橡皮的位置，感受用力大小的变化。 实验结论：用力点到支点的距离越大，越省力；阻力点到支点的距离越小，越省力。独轮车正是因为用力点（扶手）离支点（车轮）较远，阻力点（货物）离支点较近，所以能省力搬运重物。 注意事项：实验过程中要保证直尺不会滑脱，手指变换位置时要保持用力方向一致。 ──────────────────────────────────────── 第3课 《制作独轮车》 1. 制作独轮车模型需要包括车身、扶手和轮子三个主要部分，要求各个部分组装后，独轮车能承受一定的重物并能平稳运行。 2. 制作过程需要经历：明确任务→设计→制作→测试→交流与评价几个步骤，这是工程设计的一般流程。 3. 设计独轮车时，需要标注好各部分的用料和尺寸，并讨论设计图的合理性和可靠性。 4. 制作时需要注意：① 组装位置；② 交接处的黏合牢固程度；③ 时间成本。使用热熔枪时要注意安全，防止烫伤。 5. 评价独轮车模型的标准包括：时间成本、牢固程度、承重能力、滚动流畅等方面。 6. 轮子被视作人类最古老、最重要的发明之一，大约出现于公元前3500年，当时还只是圆形的板。约公元前2000年，带辐条的轮子出现。1888年，世界第一条充气轮胎诞生。 7. 轮子的出现大大增强了人类的运载能力，改变了人类的交通方式，促进了不同族群之间信息、物资的交流，推动了社会经济和文化的发展。 ──────────────────────────────────────── 第4课 《巧用斜面》 1. 斜面是一种简单机械。像搭在货车上的长板形成的坡道就是斜面。 2. 斜面可以省力。利用斜面将重物从低处运到高处，比直接垂直提升要省力。 3. 斜面的坡度越小（坡度越缓），斜面越长，提升重物就越省力。反之，坡度越大（越陡），越费力。 4. 生活中斜面的应用：大桥的引桥、无障碍坡道、螺丝钉上的螺纹、盘山公路等，甚至手推车在卸货时抬高扶手、倾斜车身的动作，也是利用了斜面。 5. 螺丝钉上的螺纹实际上是斜面的一种变形，螺纹越密（相当于斜面越长越缓），拧螺丝时越省力。 6. 盘山公路利用了斜面原理，通过增加路程来减小坡度，使车辆更容易爬上高山。 图：斜面省力示意图 【重要实验】沿着不同坡度斜面提升重物实验 实验目的：探究斜面的作用以及不同坡度斜面的省力效果。 实验器材：装有钩码的盒子、木板、木块、橡皮筋。 实验步骤：① 用橡皮筋垂直提升重物，测量橡皮筋长度。② 用木板和木块搭建不同坡度的斜面，沿斜面缓慢提升重物，测量橡皮筋长度。③ 比较不同情况下橡皮筋的长度。 实验结论：斜面可以省力。斜面坡度越小（越缓），提升重物越省力；斜面坡度越大（越陡），越接近直接提升。 注意事项：对比实验中，只能改变运送方法（即斜面坡度），重物的重量、橡皮筋的粗细长短都要保持一样。 ──────────────────────────────────────── 第5课 《妙用滑轮》 1. 滑轮是边缘有凹槽、可绕中心轴转动的轮子。 2. 定滑轮：固定在一个位置转动而不移动的滑轮，如旗杆顶部的滑轮。定滑轮的作用是改变力的方向，但不省力。 3. 动滑轮：可以随重物一起移动的滑轮，如塔吊的吊钩上的滑轮。动滑轮的作用是省力，但不能改变力的方向。 4. 将多个滑轮组合在一起使用，如起重机、消防车、电梯等，可以同时实现省力和改变力的方向。 5. 滑轮组的优点：既能省力，又能改变力的方向，在生产和生活中应用广泛。 表：定滑轮与动滑轮对比 图：定滑轮与动滑轮对比图 【重要实验】定滑轮与动滑轮模拟实验 实验目的：探究定滑轮和动滑轮各自的作用。 实验器材：铁架台、滑轮、细绳、钩码、橡皮筋、重物。 定滑轮实验步骤：安装定滑轮，用钩码模拟重物，观察达到平衡时两边钩码数量。 定滑轮实验结论：定滑轮不省力，用力大小等于物重，但可以改变力的方向。 动滑轮实验步骤：用橡皮筋测量直接提升和用动滑轮提升时橡皮筋的伸长长度。 动滑轮实验结论：动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。 注意事项：使用定滑轮时，左右两边钩码数要相同才能达到平衡；使用动滑轮时，要匀速拉动，避免加速度影响。 ──────────────────────────────────────── 第6课 《给小车安装方向盘》 1. 轮轴是由较大的轮和较小的轴组成，轮和轴固定在一起转动的机械。 2. 汽车方向盘和自行车的车把都是转向装置，都应用了轮轴原理。 3. 轮轴的作用：当轮带动轴转动时，轮越大越省力。方向盘就是利用大轮（方向盘）带动小轴（转向轴），实现省力的转向。 4. 生活中轮轴的应用：方向盘、水龙头、螺丝刀、扳手、自行车的牙盘与曲柄等。 5. 设计转向装置时，需要考虑：① 结构简单；② 与其他组件相匹配；③ 画出设计简图，标注更多信息让制作更精准。 6. 独轮车不需要安装方向盘，因为独轮车只有一个轮子，转弯时通过调整扶手的方向和身体的倾斜来实现转向，不需要复杂的转向装置。 ──────────────────────────────────────── 第7课 《社会发展与工具和技术》 1. 从古至今，工具和技术不断发展进步，推动了社会文明的进程。 2. 人类历史上的工具发展经历了几个重要阶段：石器时代→青铜器时代→铁器时代→蒸汽时代→电气时代→信息时代。每一次工具的重大变革都带来了生产力的巨大飞跃。 3. 工具的发展与材料的进步密切相关。从石头、木头到金属，再到现代的塑料、复合材料，材料的变革推动了工具的进步。 4. 技术的发展也推动了交通工具的进步：从步行→畜力车→蒸汽火车→汽车→飞机→高铁，人类的出行速度和运载能力不断提升。 5. 工具和技术的发展改变了人类的生活方式、生产方式和思维方式，是社会进步的重要动力。 6. 本单元学到的简单机械包括：杠杆、斜面、滑轮、轮轴，它们都是工具发展中重要的技术发明。 7. 工具和技术的发展启示我们：创新是推动社会进步的核心力量，我们要善于观察生活，运用所学知识去发明和创造。 ──────────────────────────────────────── 本单元知识网络 表：四种简单机械知识网络 开放性思考题 1. 生活中你还见过哪些杠杆类工具？它们分别是省力杠杆还是费力杠杆？ 参考答案：省力杠杆如撬棍、开瓶器、钳子；费力杠杆如镊子、筷子、钓鱼竿。 2. 为什么盘山公路要修成弯弯曲曲的，而不是直接从山脚修到山顶？ 参考答案：盘山公路利用了斜面原理。弯弯曲曲的公路相当于增加了斜面的长度，使坡度变缓，车辆行驶时更省力、更安全。 3. 如果要设计一种既能省力又能改变力的方向的装置，你会怎么设计？ 参考答案：将定滑轮和动滑轮组合使用（即滑轮组），既可以省力，又能改变力的方向。起重机就是这样的装置。 4. 从古至今，工具的不断发展对社会产生了哪些重要的影响？ 参考答案：工具的发展提高了生产效率，改善了生活质量，推动了社会文明的进步。例如轮子的发明促进了交通和贸易，蒸汽机的发明开启了工业革命。对比项目定滑轮动滑轮定义固定在一个位置转动而不移动可以随重物一起移动是否省力不省力省力是否改变力的方向改变力的方向不能改变力的方向简单机械特点生活实例作用杠杆有支点、用力点、阻力点撬杠、剪刀、独轮车省力或改变力的方向斜面坡面结构盘山公路、螺丝钉省力，坡度越小越省力滑轮有凹槽可绕轴转动旗杆（定滑轮）、塔吊（动滑轮）定滑轮改变方向，动滑轮省力轮轴大轮带动小轴方向盘、水龙头、螺丝刀省力