青少年机器人技术等级考试
一级理论
中国电子学会青少年机器人技术等级考试工作办公室
全国 青少年机器人技术等级考试 标准 V3.0.0
一级
科目：机器人搭建、机器人常用知识。
形式：实操＋上机
器材 ：考查 结构 件。
一级标准
理论部分 ：
1.了解主流的机器人影视作品及机器人形象
2.会分辨稳定结构和不稳定结构
3.会计算齿轮组的变速比例
4.能够区分省力杠杆和费力杠杆
5.能够 区分 哪 种 滑轮会省力
6.了解带传动和链传动各自的优缺点
7.了解 不同种类的齿轮
实操部分 ：
1.基本结构认知
2.知道六种简单机械原理（杠杆，轮轴，滑轮，斜面，楔，螺旋）
3.齿轮和齿轮比
4.几种基本传动方式
5.机器人常用底盘
考试形式 能力要求 知识点 分值
理论考试
机器人认知 1) 机器人组成、机器动力来源、机器人形象辨别 10
概念认知
1) 常见工具的使用
2) 钉子、螺丝钉、螺丝杆、楔形、
螺旋、斜面的省力原理、特点及
应用
3) 杠杆五要素的辨别、杠杆原理的
应用、杠杆分类
4) 省力、费力、等臂杠杆的辨别、
应用
5) 滑轮、动滑轮、定滑轮的认知、
应用
6) 单摆相关概念的考察
7) 一级机械结构的辨认、应用
10
原理认知
1) 三角形、平行四边形稳定性、应
用；普通结构稳定性、影响稳定
性的因素
2) 风扇降温原理
3) 动能、势能转化；秋千中的能量
转化、单摆中的能量转化；能量
守恒
20
机械结构
1) 轮轴原理，轮轴的应用
2) 齿轮按外形分类、齿轮优缺点
3) 滑轮的特征
4) 蜗轮蜗杆的特征
5) 常见物品的机械原理（涉及一级
结构的，如指甲刀涉及杠杆）
40
传动方式
1) 传动链及履带特征、原理、作用、
应用；链传动优缺点
2) 齿轮传动比定性考差、齿轮加减
速；角速度、线速度、转速；齿
轮啮合、同轴齿轮特征；齿轮啮
合转向特征；多齿轮啮合传动比；
齿轮多级传动的传动比；
20
分值配比
主流 机器人影视及形象
序号 电影／动画片名称 机器人形象 电影年份
1 终结者 （ 第一部 ） T-800 1984年
2 霹雳五号 Number 5 1986年
3 机械战警 亚历克斯 ·墨菲 1987年
4 剪刀手爱德华 爱德华 1990年
5 机器管家 安德鲁 1999年
6 人工智能 大卫 2001年
7 I,Robot机械公敌 尼桑 2004年
8 机器人历险记 罗德尼 2005年
9 变形金刚 （ 第一部 ） 汽车人 霸天虎 2007年
10 钢铁侠 托尼 ·斯塔克 2008年 4月
11 机器人总动员 瓦力 2008年 6月
12 铁臂阿童木 阿童木 2009年
13 铁甲钢拳 亚当 2011年
14 机器人启示录 艾克斯 2012
15 环太平洋 机甲猎人 2013年
16 超能陆战队 大白 2014年
17 超能查派 查派 2015年
例题： 下列人物形象中，哪一个是机器人？
A B C D
以下选项中，不属于机器人的是 ?（ ）
以下选项中，机器人的控制系统相当于人的哪一部分？（ ）
【 多选题 】 以下 属于机器人组成的有哪些 ？ （ ）
A.控制系统
B.传感器
C.执行机构
D.驱动和传动装置
【 判断题 】 人工智能 是当代机器人的发展趋势。（ ）
基本工具： 钉子 、 螺丝 、 螺丝钉 、 螺栓 、 螺母 、 螺丝刀 、 扳手 、 钳子 。
第一章 基本结构
如图，十字花螺丝刀一般
配合下列哪种物品使用？
d
【 单选题 】 如图，下列零件能与该工具配合使用的是？（ ）
如图，该工具是？（ ）
A.螺丝刀
B.扳手
C.尖嘴钳
D.撬棍
楔形 、 螺旋 、 斜面
斜面 定义： 是指与水平方向有不为零的
夹角的平面 。 斜面是一 种 简单机械 ， 可用于
克服垂直提升重物的困难 ， 省力但是费距离 。
斜面 的工作 原理
斜面 在生活中有广泛的 应用 1 2
第二章 秋千
【 单选题 】 以下结构中，不能体现三角形稳定性的是？（ ）
1、 稳定性分析
三角形有着稳固 、 坚定 、 耐压的特点 。
应用： 三角形框架 、 起重机 、 三角形吊臂 、 屋顶 、 钢架桥中都有三角形的身影 。
2、影响物体 稳定性 的因素
重心，与水平地面的接触面积，重心作竖直向下的垂线与地面的交点的位置
【 判断题 】 放 在地面上的物体重心越低物体越稳。
【 判断题 】 能量 既不会凭空产生 ,也不会凭空消失 ,只能从一个物体传递给另外
一个物体 ,或者从一种形式转化为另外一种形式 。
3、 能量转化 （ 荡秋千时的能量转化 ）
机械能包括动能和势能
动能 是 物体在运动时具有的 能
势能包括重力势能和弹性 势能 ， 势能又分为重力势能和弹性势能
4、 能量 守恒
能量不会凭空消失 ， 也不会凭空产生 ， 它只会从一
种形式转化为其他形式 ， 或者从一个物体转移到另一
个物体 ， 而在转化和转移的过程中 ， 能量的总和保持
不变 。
单摆 。 单摆运动周期 T与单摆的摆长 L和重力加
速度 g有关 。 单摆周期公式： T=2π ????
思考：同一个单摆从地球拿到月球，单摆周期如何变化，如何调整
单摆使运动周期不变？
【 判断题 】 理想 状态下同一地点的单摆摆长越长，摆动的周期越长 。
【 单选题 】 下列 哪个选项对单摆的描述正确？（ ）
A.单摆的运动轨迹没有规律
B.单摆运动周期与摆长无关
C.单摆运动周期与重力加速度无关
D.单摆的运动周期与摆长和重力加速度有关
第三章 跷跷板
力学 之父阿基米德说过： “ 假如给我一
个支点 ， 我就能推动地球 ” ， 这句话非常
形象的描述了杠杆原理 。
题型 :判断题
杠杆原理的公式是 F1 L1 = F2 L2
杠杆原理的五要素是
动力：使杠杆转动的力叫做动力 ， 施力的点叫动力作
用点 。
动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离叫做 动力臂
支点：杠杆绕着转动的固定点叫做支点
阻力：阻碍杠杆转动的力叫做 阻力 ， 施力的点叫阻力
作用点 。
阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离叫做 阻力臂
说明：通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用
线 。 省 距离、费距离中的距离指的是力的作用点运动的
距离，而不是力到支点的 距离 。
1、 杠杆原理
如图，使用镊子的时候作为支点的是？ a
2、 杠杆分类
分类 条件 力 力运动距离
省力杠杆 L1F2 费距离
费力杠杆 L1>L2 F1
等臂杠杆 L1=L2 F1=F2 不费不省
生活中的杠杆按照施加动力的大小分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。三者具体
的比较如下表所示
【 单选题 】 下列 场景，相当于使用费力杠杆的应用是？（ ）
如图，下列是费力杠杆的是？ a
3、 杠杆应用
我们 在生活中应用杠杆原理的时候并不是都要使用省力杠杆 ， 而是要看具
体的情况 ， 有些情况下是为了省力 ， 而有些情况下是为了节省距离 。 为了省力 ，
就应该用动力臂 比 阻力臂 长 的杠杆；如欲省距离 ， 就应该 用 动力臂 比 阻力臂短
的杠杆 。
在 杠杆结构中要想省力，就必须多移动距离；要想少移动距离，就必须多
费些力。要想又省力而又少移动距离，是不可能实现的 。
省力杠杆：榨汁器 、 胡桃钳 ， 门把手 ， 扳手 ， 铁钳 ， 指甲刀 。 省力杠杆的
应用为了省力 。
费力杠杆：镊子 、 钓鱼竿 、 筷子等 ， 费力杠杆的应用主要是为了省 距离 。
等臂杠杆：天平 ， 主要用于测量两侧物体质量 。
如图，哪个剪刀利用了省力杠杆原理？ b
一级真题： 剪刀 主要 利用 了 （ d） 原理 工作。
A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆
下面不是利用杠杆原理的工具是 哪个 ？ d
B. C.
D.
A. D.
如图，下列能省力的工具有哪些？ abc
第四章 搅拌器
齿轮是一种轮缘上有齿且能连续
啮合传递运动和动力的机械零件 。
齿轮上每一个用于啮合的凸起的部
分称为轮齿 ， 整个圆周上的轮齿总
数 称为 齿 数 。
1、 齿轮 啮合方式
齿轮啮合方式常用两种：平行啮合，垂直啮合
2、 齿轮 转 动 的方向（垂直啮合不在同一平面，不考虑方向）
（ 1）两齿轮平行啮合：两个齿轮转动的方向相反；当大齿轮作为主动轮，
顺时针转动时，小齿轮作逆时针转动。
（ 2）若多个齿轮啮合：接近的两个齿轮转动方向相反；而中间隔了一个齿
轮的 1号和 3号转动方向相同，如 图所 示。
3、 轮轴
这种能绕共同轴线旋转的机械，叫
做轮轴。在轮轴中外环叫轮，内环叫
轴。轮轴两个环是 同心圆 。
如图，轮轴相当于变形的杠杆，则支点是？ b
如图应用扳手拧零件时相当于应用了？（ ）
A.定滑轮
B.动滑轮
C.轮轴
D.斜面
在日常生活中，常用的轮轴 有 哪些？ acd
A.水龙头 B.水杯 C.门把手 D.方向盘
轮轴的实质实际是一个能够连续旋转的 杠杆 。这个杠杆的支点就在 轴线
上，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速，动力 作用 点 在轮的 外圆 上 ，而阻
力 作用点在 轴的外圆（阻力臂就是轴的半径），所以当动力作用在轮上，
则轮轴为 省力杠杆 ，轮和轴的半径相差越大则越省力，但越费距离。动力
作用在轴上则轮轴为 费力杠杆 ，轮和轴的半径相差越大则费力，但越省距
离。
4、齿轮的种类
按外形分类，分为：平齿轮、冠齿轮、蜗轮
【 单选题 】 关于 蜗轮蜗杆的描述中 ， 正确的是 ？ （ ）
A.蜗轮的转速与蜗杆的转速无关
B.蜗杆带动蜗轮转动
C.蜗轮带动蜗杆转动
D.蜗轮蜗杆常用于远距离传动
图中哪个是冠齿轮？ c
如图说法错误的是？ d
A.此机械结构为蜗轮蜗杆
B.该机械结构中一般蜗轮为从动件
C.该机械结构中一般蜗杆为主动件
D.蜗轮可以轻易带动蜗杆
第五章 奇怪的时钟
1、 齿轮的加减速
2、 重要概念及齿轮传动特性
角 速度：圆周运动中 在单位时间内转过的弧度 ， 即
齿轮每秒转动的角度 。
线速度：圆周运动中在单位时间内转过的曲线长度 。
转速：圆周运动中在单位时间内转过的圈数 。
传动比的大小：啮合齿轮的转速比 。
主动轮的概念 。
关于齿轮说法正确的是？ A
A．直接连接电机的齿轮是主动轮
B．大齿轮带动小齿轮起减速作用
C．小齿轮带动大齿轮起加速作用
D．平行啮合的两齿轮旋转方向相同
（ 1） 在齿轮啮合方式传动 下 ， 转动 的齿数
相同，故而线速度相同，角速度和转速根据
齿轮大小而判断。齿轮越大，角速度和转速
越小 。
（ 2）在同一根轴上的两个齿轮传动，由于
同轴转动的速度相同，固角速度和转速相同，
而线速度很据齿轮的大小判断。齿轮越大，
线速度越大。如 图 。
在 齿轮传动中 ， 传动比越大 ， 其输出轴的转速 （ ）
A.越 大 B.越 小 C.不变
D.输出轴转速和传动比没有直接关系
题型 :单 选题
b
有 一对传动齿轮 ， 主动轮的转速 480转每分钟 ， 主动轮的齿数是 20，
从动轮的齿数是 40 ， 从动轮的转速是 （ ） 转每分钟 。
A.120 B.240 C.480 D.960
b
题型 ：单选 题
下列计算正确的是：
A.8齿齿轮带动 40齿齿轮传动比是 5： 1
B.24齿齿轮带动 8齿齿轮传动比是 1： 3
C.60齿齿轮带动 12齿齿轮传动比是 5:1
D.8齿齿轮带动 40齿齿轮传动比是 4:1
ab
第六章 起重机
1、 滑轮
由 可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过
圆盘的柔索（绳、胶带、钢索、链条等）所
组成的可以绕着中心轴旋转的 简单机械 叫做
滑轮。滑轮是可以用来提升重物并能省力的
简单机械，滑轮有动滑轮和定滑轮之分。
【 单选题 】 以下搬运箱子的方式，无法省力的是？（ ）
2、 定滑轮
定滑轮是中心轴的位置固定不变的滑轮 ，
定滑轮具有以下特点：
1.改变力的方向 。 如 图所 示 ， 如果想让物
体上升 ， 那就要向下施力 。
2.不改变力的大小 ， 不省力也不费力 。
3.施力端运动距离和物体上升距离相同 。
说明： 定滑轮 改变力的方向是可以根据实际情况来确定的，并不一
定是反方向，如 图展示 的是两个不同的施力方向。这两个力的大小是
一样的。
定滑轮原理
定滑轮实质上是一个等臂杠杆。如 图所 示，
定滑轮中心的轴就是这个等臂杠杆的支点，重
物端的滑轮圆边上为阻力点，施力端的滑轮圆
边为动力点。此时，无论什么方向拉动 绳子阻
力 臂都与动力臂相当，都是滑轮的半径，所以
定滑轮是等臂杠杆。
【 单选题 】 一级 真题：每周一学校都会举行升旗仪式，在升旗仪式上，当
升旗手缓缓向下拉绳子时，旗子就会徐徐上升。这是由于旗杆顶有一个
（ ） , 它能改变力的方向。
A、齿轮 B、定滑轮 C、动滑轮 D、齿条
3、 动 滑轮
中心轴的位置随着被拉物体一起运动的滑轮
叫动滑轮 。 动滑轮的特点是：
1.不改变力的方向 ， 如 图所 示 ， 想要让物体
向上 ， 就要向上拉倒物体 ， 图中 ， 动滑轮的 F乙
的方向向上 ， 物体向上运动 。 而定滑轮的 F甲 的
方向向下时 ， 物体是向上运动的 。
2.改变力的大小，如上图竖直向上用力时，
力的大小为重物的一半，所以省了一半力。
3. 施力端上升距离为物体上升距离的二倍 。
动滑轮的原理：
动滑轮的实质是一个省力杠杆 ， 如 图所 示 ，
动滑轮的中心轴拉着重物的为阻力点 ， 施力端
的圆边为动力点 ， 而支点为左侧圆的边界 ， 此
时动力臂的长度是圆的直径 ， 而阻力臂的长度
是圆的半径 ， 所以动力臂是阻力臂的两倍 ， 所
以动滑轮省力 ， 且动力是阻力 （ 物体的重量 ）
的一半 。
思考：动滑轮中 ， 施力方向不是竖直向上的 ， 而是斜向上
的 ， 力的大小是否也是物体重量的一半呢 ？
一级真题如下图中，定滑轮有（ ）个。
A.1 B.2 C.3 D.0
题型 :单 选题
b
如图，哪个滑轮是动滑轮？ d
如图，关于该滑轮组说法正确的是？ b
A.有两个动滑轮
B.有两个定滑轮
C.左边是动滑轮，右边是定滑轮
D.左边是定滑轮，右边是动滑轮
以下哪个机械结构不能用来省力 ？ b
A.动滑轮
B.定滑轮
C.斜面
D.省力杠杆
4、 滑轮 组
滑轮 组是由多个动滑轮和定滑轮组成的机构。如 图两 个滑轮就是
组合在一起的。
滑轮组的特点是：
1.定滑轮可以改变力的方向 ， 但不能省力地拉动物体 。 动滑轮不可以改
变力的方向 ， 但能省一半的力地拉动 物体 。 滑轮组结合了定滑轮和动滑轮 ，
这样既可以改变力的方向 ， 又能很 省力 地拉动物体 。
2.滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的几分之一。
绳子的自由端绕过动滑轮的算一段，而绕过定滑轮的就不算了。如图 6.11
所示，绳子的段数只计算绕过动滑轮的绳子，在图中左侧的滑轮组中是 4段
绳子，所以 F是物体总重量的四分之一 。
3.使用 滑轮组虽然省了力，但费了距离，施力端移动的 距离 会比
重物移动的距离大很多 。如图最 左边的滑轮组，虽然施力是物体重
量的四分之一，但移动的距离也延长了四倍。
【 单选题 】 滑轮组的特点是 ？
A.省力，不能改变力的方向 . B.不省力，能改变力的方向
C.省力，能改变力的方向 . D.以上答案都不对
【 单选题 】 以下滑轮的应用中，最省力的是 ? （ ）
下列滑轮组能省力的有几个 ？ acd
【 单选题 】 下列 滑轮图片中，最省力的 是 ？
【 单选题 】 下列 简单的机械中，不能省力，但可以改变力的方向的 是 ？
A.定滑轮 B.动滑轮 C.斜面 D滑轮组
第七章 烤肉架 传动比 =齿数比的反比
1、 多 个齿轮传动的速度比
在多个齿轮组成的齿轮组中 ， 计算传动速度比
大致分为以下两种情况 ：
（ 1） 齿轮并排依次啮合 （ 各齿轮都不在同一
轴上 ） 第一个齿轮和最后一个齿轮直接啮合的
传动比
说明 ：计算并排依次啮合的齿轮间输出的齿
轮速度 ， 可以越过中间所有的传动过程 ， 直接比
较主动轮和输出轮的半径比或齿轮比 。
12齿： 6齿 传动比 1:2
（ 2）多重加速（减速）齿轮装置（有同轴带动的齿轮 ） =各个级别的传动比相乘
齿轮传动的 优 缺 点 ：
优点：
（ 1） 可以准确无误的传递动力：齿轮传动时 ， 是通过轮齿啮合 ，
主动轮转动一个轮齿 ， 从动轮跟着转动一个轮齿 ， 这样的传递方式
保证了运动的准确性 。
（ 2） 齿轮传动力大：齿轮传动通过轮齿与轮齿之间的啮合 ， 传动
力大于皮带等装置 。
（ 3） 结构紧凑 ， 适用于近距离传动 ， 不能直接啮合时 ， 可以通过
多个齿轮传动 。
缺点 ：
（ 1） 噪音 大：齿轮传动力大 ， 所以产生的噪音较大
（ 2） 易 损坏：变速时 ， 由于传动力大 ， 齿轮的轮齿容易断裂 。
一级题：直接连接电机的齿轮叫做 （ a ）
A、 主动轮 B、 从动轮 C、 惰轮 D、 以上说法均正确
题型 :单选题
一级真题： .在一个齿轮组中 ， 主动轮大齿轮带动从动轮小齿轮
转动 ， 则该齿轮组的作用 是 （ a ）
A.升 速 B.降速 C.匀速 D.不确定
题型 :单选题
下图中，黄色齿轮为 12齿齿轮，蓝色齿轮为 60齿齿轮，则该二级传动比为 （ b ）
A.5 B.25 C.10 D.1/25
题型 :单选题
【 单选题 】 齿轮传动 说法错误的 是 ？
A.两齿轮平行啮合旋转方向相反
B.多个齿轮传动 ,所有齿轮旋转方向 相同
C.同轴齿轮转速相同
D.多个齿轮平行传动，传动比的大小等于第一个齿轮和最后一个齿轮啮合时的 传动比
【 单选题 】 如图所示，若 A齿轮是主动轮， B齿轮和 C齿轮同轴，以下叙述错误的是？
A.这是一组减速装置
B.A齿轮和 B齿轮的转速相同
C.A齿轮和 D齿轮转动方向相同
D.B齿轮和 C齿轮的角速度相同
【 单选题 】 关于 齿轮装置的特点，叙述错误的是？（ ）
A.可以准确无误地传递动力
B.齿轮平行啮合两齿轮转向相反
C.齿轮传动没有噪音
D.齿轮传动比较适合近距离传动
第八章 手动风扇
1、 功。当一个力作用在物体上的时候，如果这个力让物体在
这个力的方向上移动了一段距离，那么这个力的作用就显示
出了成效，在力学里就说这个力做了功。
功的大小是力乘以力的方向上移动的距离，单位是焦耳。因
此功包含的两个必要因素就是：作用在物体上的力以及物体
在这个力的方向上移动的距离。
在 了解了功的概念后，我们来看一下之前学过的杠杆和
滑轮，这两个机械机构中，只要省力就会费距离，费力就会
省距离，且力和距离的乘积是固定的。其实在力学中有一个
重要的结论： 任何机械都不省功 。
2、 功率。功率就是单位时间内所做的功，通常用 P表示。功率
的单位是瓦特，因为功的大小是力乘以距离，而距离又等于速
度乘以时间，所以
速度力
时间
时间速度力
时间
距离力
时间
功功率 ????????
3、 风扇降温原理。
第九章 履带车
1、底盘搭建
2、 传动 链
传动链通常用于低速度大 负荷 的经济型 动力
传动装置 ，主要有 滚子链 和 齿形链 等种类。
传动链具有如下的特点：
（ 1） 传动链传动时要求必须在同一平面连接，否则传动链两侧受
力不均而容易断裂。
（ 2）传动链传动时，两 个 链 轮转 动的方向相同，属于同向传动。
这种传动方式不像齿轮啮合的传动方式那样可以改变运动的 方向 。
（ 3）在 突然变速时，传动链的反应较慢，容易断裂。
（ 4）传动链每一节都可以拆卸，所以传动的距离可以自由调节。
（ 5） 可以 准确无误的传递动力，传动时主动轮转动一格，从动轮
转动一格。
（ 6）传动链装置的速度和力的计算均与齿轮啮合传动相同。
【 多选题 】 关于 链传动的说法正确的是 ？
A．链传动比齿轮传动更适合远距离传动
B．链传动中采用的传动链和链轮需在同一平面内安装
C．自行车中的自行车链是传动链
D．链传动中的链轮的转动方向相同
【 单选题 】 以下 各项中，对链传动的特点描述错误的是 ？
A.传动链和链轮要求必须在同一平面连接
B.链传动的两个链轮旋转方向相反
C.链传动在突然变速时反应较慢，容易断裂
D.链传动的速度和力的计算与齿轮传动相似
【 单选题 】 在 下列日常生活中用到的工具中，具有传动链的 是 ？
A.电视机 B.自行车 C.滑板车 D.缝纫机
8齿 24齿 40齿
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