基于春晚的机器人表演，可以从初中科学的多个维度设计出非常精彩的考题。这类题目通常以真实情境为载体，综合考查你的核心素养。下面我从命题角度出发，为你系统梳理可能出现的考点及试题设计思路。
一、力学基础：力与运动
【考点1】力的作用效果与相互性
命题角度：机器人完成特定动作时，力的作用效果分析。
典型试题：
春晚舞台上，一个机器人在水平地面上静止站立。此时，机器人对地面的压力和地面对机器人的支持力（ ）
A. 大小相等，方向相同，是一对平衡力
B. 大小相等，方向相反，是一对平衡力
C. 大小相等，方向相反，是一对相互作用力
D. 大小不等，方向相反，是一对相互作用力
答案：C
解析：这两个力作用在不同物体上（压力作用在地面，支持力作用在机器人），大小相等、方向相反、在同一直线上，符合相互作用力的定义。
【考点2】摩擦力分析
命题角度：机器人在不同表面运动时，摩擦力的大小和方向。
典型试题：
春晚机器人表演中，一个机器人在水平舞台上做匀速直线运动。已知机器人的质量为40kg，运动时受到的摩擦力是自身重力的0.2倍。（g取10N/kg）
（1）机器人受到的重力是多少？
（2）机器人运动时受到的摩擦力是多少？
（3）若机器人加速运动，此时牵引力与摩擦力的大小关系如何？
答案：
（1）G = mg = 40kg × 10N/kg = 400N
（2）f = 0.2G = 0.2 × 400N = 80N
（3）加速运动时，牵引力大于摩擦力
【考点3】惯性现象
命题角度：机器人突然启动或停止时，搭载物体的运动状态。
典型试题：
机器人手持一个托盘，托盘上放着一个苹果。当机器人由静止突然向前加速时，苹果相对于托盘会（ ）
A. 向前滚动
B. 向后滚动
C. 保持静止
D. 向上跳起
答案：B
解析：苹果由于惯性保持原来的静止状态，而托盘随机器人向前运动，因此苹果相对托盘向后滚动。
二、简单机械：机械臂与传动
【考点4】杠杆原理
命题角度：机器人机械臂抬起重物时，各部分的受力分析。
典型试题：
如图为春晚机器人机械臂的简化示意图（图略），O为支点，A点为动力作用点，B点为阻力作用点（托举重物）。请回答：
（1）画出机械臂托举重物时的动力臂和阻力臂。
（2）若动力臂为30cm，阻力臂为10cm，托举的重物重60N，不计机械臂自重，求动力F的大小。
（3）从杠杆类型看，该机械臂属于哪类杠杆？有什么好处？
答案：
（1）动力臂：支点O到动力作用线的垂直距离；阻力臂：支点O到阻力作用线的垂直距离
（2）根据杠杆平衡条件：F₁L₁ = F₂L₂
F × 30cm = 60N × 10cm
F = 600N·cm ÷ 30cm = 20N
（3）动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，好处是省力
【考点5】滑轮
命题角度：机器人手臂升降装置中的滑轮应用。
典型试题：
机器人手臂的升降装置采用了滑轮组。如图所示（图略），动滑轮重20N，被提升的物体重100N，绳重和摩擦不计。
（1）画出绳子的绕法，使拉力最小。
（2）计算此时拉力F的大小。
（3）若物体被提升2m，绳子自由端移动的距离是多少？
答案：
（1）从动滑轮开始绕，承担重物的绳子段数n=3
（2）F = (G物 + G动)/n = (100N + 20N)/3 = 40N
（3）s = nh = 3 × 2m = 6m
三、能量转化：电池与电动机
【考点6】能量转化与守恒
命题角度：机器人工作过程中的能量转化路径。
典型试题：
春晚舞台上，机器人完成一套武术动作消耗了化学能。下列关于能量转化的说法正确的是（ ）
A. 电池充电时，化学能转化为电能
B. 机器人运动时，电能主要转化为机械能
C. 电动机转动时，机械能转化为电能
D. 机器人运动过程，没有内能产生
答案：B
解析：机器人工作时，电池放电（化学能→电能），电动机转动（电能→机械能），同时有部分能量转化为内能（发热）。
【考点7】电功率计算
命题角度：机器人的能耗与续航。
典型试题：
某春晚机器人工作时，电机的额定电压为24V，额定电流为5A。求：
（1）电机的额定功率是多少？
（2）若电池储存的电能为0.5kW·h，不计能量损失，机器人以额定功率能工作多长时间？
（3）实际工作中，能量转化效率为80%，机器人实际工作时间是多少？
答案：
（1）P = UI = 24V × 5A = 120W
（2）t = W/P = 0.5kW·h / 0.12kW ≈ 4.17h
（3）有用功W有用 = W总 × η = 0.5kW·h × 80% = 0.4kW·h
t实际 = 0.4kW·h / 0.12kW ≈ 3.33h
四、压强
【考点8】压强计算
命题角度：机器人对地面的压强及其变化。
典型试题：
一个质量为50kg的机器人，与地面的总接触面积为400cm²。g取10N/kg。
（1）机器人静止时对地面的压强是多少？
（2）若机器人抬起一只脚，此时对地面的压强如何变化？请计算。
（3）为防止机器人在松软地面上陷下去，可以采取什么措施？用物理知识解释。
答案：
（1）F = G = mg = 50kg × 10N/kg = 500N
S = 400cm² = 0.04m²
p = F/S = 500N / 0.04m² = 12500Pa
（2）抬起一只脚，受力面积减半（S' = 0.02m²）
p' = 500N / 0.02m² = 25000Pa，压强增大一倍
（3）措施：增大受力面积（如安装更宽的履带或脚掌）
原理：压力一定时，增大受力面积可以减小压强
五、综合探究题（压轴题预测）
【考点9】跨学科实践：机器人设计与优化
命题角度：将力学、电学、能量知识综合起来，考查综合分析与计算能力。
典型试题：
某科技创新小组受春晚机器人启发，设计了一个搬运机器人，其部分参数如下：
项目 参数
机器人质量 30kg
最大载重 20kg
车轮与地面总接触面积 200cm²
电机额定电压 36V
电机额定功率 108W
电池容量 10Ah
最大速度 1m/s
问题1：力学分析
（1）机器人空载静止时对水平地面的压强是多少？（g取10N/kg）
（2）机器人以最大速度匀速直线运动时，受到的阻力是总重的0.1倍。当满载时，电机的牵引力是多少？
问题2：电学计算
（3）电机正常工作时的电流是多少？
（4）电池充满电后，储存的电能是多少焦耳？
问题3：能量与续航
（5）若机器人满载时以最大速度匀速行驶，能量转化效率为75%，则充满电后最多能行驶多远？
问题4：方案改进
（6）若要让机器人在更松软的地面上行驶而不陷下去，请提出一条改进建议，并说明物理原理。
参考答案：
（1）F = G = mg = 30kg × 10N/kg = 300N
S = 200cm² = 0.02m²
p = F/S = 300N / 0.02m² = 15000Pa
（2）满载总质量 m总 = 30kg + 20kg = 50kg
总重 G总 = 500N
阻力 f = 0.1G总 = 50N
匀速时牵引力 F牵 = f = 50N
（3）I = P/U = 108W / 36V = 3A
（4）W电 = UIt = 36V × 10A × 3600s = 1.296×10⁶J
（5）有用机械能 W机 = W电 × η = 1.296×10⁶J × 75% = 9.72×10⁵J
牵引力做功 W = Fs，其中F = 50N
s = W/F = 9.72×10⁵J / 50N = 19440m = 19.44km
（6）改进建议：安装履带或增大轮子宽度
物理原理：压力一定时，增大受力面积可以减小压强
六、备考建议
1. 关注情境转化：这类题目的难点不在于知识本身，而在于能否从春晚机器人的表演情境中准确提取物理模型。
2. 重视单位换算。
3. 强化受力分析：机器人相关的力学题，核心是画好受力分析图，明确平衡状态下的力的大小关系。
4. 理解能量流向：能量转化类题目，要理清“化学能→电能→机械能”的路径，以及效率计算时的对应关系。
希望这份详细的考点分析和试题设计能对你的备考有所帮助。
