(共22张PPT)
4 机械钟摆
教科版 五年级上
新知讲解
摆钟是通过怎样的方式计时的呢
像日晷、水钟、沙漏等简易的时钟，已经可以让我们知道大概的时间，但是人们总希望有更精确的钟表。摆钟的出现大大提高了钟表的精确度。
摆钟是一种时钟，由荷兰物理学家克里斯·惠更斯发明于1656年。摆钟根据单摆定律制造，用摆锤控制其他机件，使时钟走的快慢均匀，一般能报时，但要用发条来提供能量使其摆动。
新知讲解
1
观察钟摆运动的特点。
1.了解摆钟的结构。
摆钟的出现大大提高了计量时间的精确度。摆钟为什么可以这么精确呢 请仔细观察摆钟的结构。
钟面
摆绳
摆锤
}
钟摆
}
摆钟
机械摆钟的几个主要部件是齿轮操纵器、摆锤、垂体和齿轮。
新知讲解
摆来回往返计1次（从起点回到起点）
怎样算1次？
1
新知讲解
1
2.测量钟摆1分钟摆动的次数
实验材料:秒表1个，钟摆1个。
实验步骤:(1)放平钟摆，确定钟摆摆动的起始位置。
(2)测量钟摆1分钟摆动的次数。
(3)重复3次，做好记录。
60次
60次
60次
新知讲解
1
实验现象:钟摆每分钟都摆动60次。
实验指导:钟摆往返一次算摆动一次，即从一侧最高点开始，到另一侧最高点再折回至起点(如图:a-b-a)，我们可以伸出手指跟着一起摆动，这样便于计数。为了减小实验误差，要重复3次实验。
a
b
实验结论:同一钟摆在相同时间内，摆动的次数是相同的，这就是摆的等时性。
新知讲解
2
观察我们的摆。
1.自制一个摆， 观察摆运动的特点。
实验材料:一根细绳、一个小重物(螺母或钩码等)、铁架台、秒表等。
实验步骤:
(1)拿一根细绳， 上端固定在铁架台上，下端挂上一个小重物(螺母或钩码等)，做成一个简单的摆，如图所示。
新知讲解
2
(2)使摆偏离竖直方向一定的角度然后让其自由摆动。摆动时注意幅度不要太大，测量并记录它1分钟摆动的次数。
(3)重复3次，测量并记录我们的摆1分钟援动的次数。
实验指导:避开铁架台支架将摆绳自然拉直，摆的角度(摆绳与竖直方向的夹角)听到口令后轻轻放开，让其自由摆动。
新知讲解
2
实验记录:
90次
90次
90次
实验分析:通过实验数据我们发现，单摆在相同时间内摆动的次数是相等的。
实验结论:同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的。
新知讲解
2
2.让我们收集全班各组的实验数据，你有什么发现
我们再测一次！
摆动的幅度越来越小了。
1分钟时间到。
新知讲解
2
实验记录:
不同的单摆摆动次数记录表
日期:
第一次 第二次 第三次
1 90次 90次 90次
2 72次 72次 72次
3 60次 60次 60次
次序
序号
摆动次数
新知讲解
2
实验分析:通过比较各组的实验数据我们发现:
同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的，不同的单摆在相同时间内摆动的次数不一定相等。
实验结论:不同的单摆在相同时间内摆动的次数不一定相等。
新知讲解
观察钟摆运动的特点
新知讲解
机械摆钟
新知讲解
1.
根据统计结果，说说有什么发现。
1.同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的，这就是单摆的等时性。
2.不同的单摆在相同时间内摆动的次数不一定相等。
秋千相当于一个摆。
新知讲解
2.
我们还观察到摆的运动有什么特点
单摆实验中，我们发现摆的方向会逐渐偏转，而且摆动时摆幅会逐渐变小，最后停止摆动。这是因为在摆动过程中总有阻力存在，摆的机械能逐渐减少。
在一定时间里钟摆的摆动基本不会出现这样的情况，但钟摆也不可以永远摆下去，它的摆幅会逐渐减小，最后停止，所以要用发条来提供能量，使其摆动。
课堂练习
判断题。
1.机械摆钟不受天气和温度的影响。( )
2.所有的摆每分钟摆动的次数都是60次。( )
3.摆具有保持摆动方向不变的特点。( )
4.在观察摆钟在相同时间内摆动次数是否相同时，需多次记录其摆动次数。( )
5.在“观察摆运动的特点”的实验时，如果摆捶碰到了铁架台或其它东西后，实验需重新做。( )
6.随着计时工具越来越先进，计时的精确度也越来越高。( )
7.同一个单摆每摆动一次所需的时间是一样的。( )
√
√
×
×
√
√
√
课堂练习
选择题
1.像钟摆这样的运动叫做( )。
A.移动 B.摆动 C.浮动
2.就一个摆来说，它在每个l0秒钟内( )。
A.摆动的次数不相同 B.摆动的次数相同 C.摆动的次数有时相同，有时不相同
3.下列选项中，按照计时器发明的时间先后顺序排列正确的是( )。
A.日晷 沙漏 摆钟 机械表 电子表
B.沙漏 摆钟 日晷 电子表 机械表
C.日晷 机械表 摆钟 沙漏 电子表
B
A
B
课堂总结
机械摆钟
通过本节课的学习，我们通过阅读资料、制作单摆等活动，知道摆的等时性，即同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，根据这种性质人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。同时，也知道不同的摆摆动快慢并不相同。
板书设计
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教科版五上第三单元第4课《机械摆钟》教学设计
课题 机械摆钟 单元 三 学科 科学 年级 五
学习目标 1.同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，这就是摆的等时性。根据这种性质人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。2.能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。3.能根据钟摆的特点动手制作一个单摆。4.准确地测量摆的摆动次数，理解重复实验的意义。5.发展对计时工具研究的兴趣。6.了解社会的需求是科学技术发展的动力。
重点 动手制作一个单摆并观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。
难点 通过观测理解摆的等时性。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 摆钟是通过怎样的方式计时的呢 像日晷、水钟、沙漏等简易的时钟，已经可以让我们知道大概的时间，但是人们总希望有更精确的钟表。摆钟的出现大大提高了钟表的精确度。摆钟是一种时钟，由荷兰物理学家克里斯·惠更斯发明于1656年。摆钟根据单摆定律制造，用摆锤控制其他机件，使时钟走的快慢均匀，一般能报时，但要用发条来提供能量使其摆动。 学生根据旧知回答问题。 聚焦课题。
讲授新课 探索：观察钟摆运动的特点。1.了解摆钟的结构。摆钟的出现大大提高了计量时间的精确度。摆钟为什么可以这么精确呢 请仔细观察摆钟的结构。 机械摆钟的几个主要部件是齿轮操纵器、摆锤、垂体和齿轮。怎样算1次？摆来回往返计1次（从起点回到起点）2.测量钟摆1分钟摆动的次数实验材料:秒表1个，钟摆1个。实验步骤:(1)放平钟摆，确定钟摆摆动的起始位置。(2)测量钟摆1分钟摆动的次数。(3)重复3次，做好记录。实验现象:钟摆每分钟都摆动60次。实验指导:钟摆往返一次算摆动一次，即从一侧最高点开始，到另一侧最高点再折回至起点(如图:a-b-a)，我们可以伸出手指跟着一起摆动，这样便于计数。为了减小实验误差，要重复3次实验。实验结论:同一钟摆在相同时间内，摆动的次数是相同的，这就是摆的等时性。观察我们的摆。1.自制一个摆， 观察摆运动的特点。实验材料:一根细绳、一个小重物(螺母或钩码等)、铁架台、秒表等。实验步骤:(1)拿一根细绳， 上端固定在铁架台上，下端挂上一个小重物(螺母或钩码等)，做成一个简单的摆，如图所示。(2)使摆偏离竖直方向一定的角度然后让其自由摆动。摆动时注意幅度不要太大，测量并记录它1分钟摆动的次数。(3)重复3次，测量并记录我们的摆1分钟援动的次数。实验指导:避开铁架台支架将摆绳自然拉直，摆的角度(摆绳与竖直方向的夹角)听到口令后轻轻放开，让其自由摆动。实验记录:实验分析:通过实验数据我们发现，单摆在相同时间内摆动的次数是相等的。实验结论:同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的。2.让我们收集全班各组的实验数据，你有什么发现 实验记录:不同的单摆摆动次数记录表 日期：实验分析:通过比较各组的实验数据我们发现:同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的，不同的单摆在相同时间内摆动的次数不一定相等。实验结论:不同的单摆在相同时间内摆动的次数不一定相等。研讨：根据统计结果，说说有什么发现。1.同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的，这就是单摆的等时性。2.不同的单摆在相同时间内摆动的次数不一定相等。我们还观察到摆的运动有什么特点 单摆实验中，我们发现摆的方向会逐渐偏转，而且摆动时摆幅会逐渐变小，最后停止摆动。这是因为在摆动过程中总有阻力存在，摆的机械能逐渐减少。在一定时间里钟摆的摆动基本不会出现这样的情况，但钟摆也不可以永远摆下去，它的摆幅会逐渐减小，最后停止，所以要用发条来提供能量，使其摆动。 学生猜测。观察钟摆是怎样来计量时间的。小组活动。小组合作制作一个单摆，并测量固定时间内，单摆摆动的次数，完成记录单。交流汇报。思考问题。观看视频资料。 了解学生对摆钟已有的认识。通过观察制作的摆1分钟摆动的次数，发现同一个摆在相同时间里摆动的次数都相同，说明摆具有等时性。使学生思考不同的摆在相同时间内为什么摆动次数不一样，同时为下节课做好铺垫。
课堂小结 通过本节课的学习，我们通过阅读资料、制作单摆等活动，知道摆的等时性，即同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，根据这种性质人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。同时，也知道不同的摆摆动快慢并不相同。
板书
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教科版五上第三单元第4课《机械摆钟》同步练习（含答案）
填空题。
1.虽然像____________、____________、____________等一些简易的时钟,已经可以让我们知道大概的时间，但是人们总希望有更精确的时钟。
2.摆钟的出现大大提高了计量时间的____________。
3.人们根据单摆的____________特点，制成了摆钟。
4.拿一根细绳，上端____________，下端____________，就组成了一个简单的摆。
5.钟摆是一分钟摆动____________次的单摆。
6.____________的出现大大提高了计时的精确度。钟面上的指针是靠____________带动计时的。
7.同一个单摆每摆动一次所需的时间是____________的，这是____________，意大利科学家____________发现了这一规律。
8.如图所示,写出各个部分的名称:A____________，B____________，C____________，D____________。
二、判断题。(对的画“√”，错的画“×”)
1.机械摆钟不受天气和温度的影响。( )
2.所有的摆每分钟摆动的次数都是60次。( )
3.摆具有保持摆动方向不变的特点。( )
4.在观察摆钟在相同时间内摆动次数是否相同时，需多次记录其摆动次数。( )
5.在“观察摆运动的特点”的实验时，如果摆捶碰到了铁架台或其它东西后，实验需重新做。( )
6.随着计时工具越来越先进，计时的精确度也越来越高。( )
7.同一个单摆每摆动一次所需的时间是一样的。( )
8.摆在摆动过程中，随着摆角的减少，来回摆动一次的时间越来越多。( )
9摆钟的出现，大大提高了钟表计时的准确度。( )
10.摆钟的摆在摆动的过程中摆动幅度会越来越小，摆动速度也会越来越慢。( )
11.在做观测钟摆运动的特点实验中，完成了第一次摆动后，摆绳不小心断了，我们只要把它绑起来就可以继续实验。( )
三、选择题。
1.像钟摆这样的运动叫做( )。
A.移动 B.摆动 C.浮动
2.就一个摆来说，它在每个l0秒钟内( )。
A.摆动的次数不相同 B.摆动的次数相同 C.摆动的次数有时相同，有时不相同
3.下列选项中，按照计时器发明的时间先后顺序排列正确的是( )。
A.日晷 沙漏 摆钟 机械表 电子表
B.沙漏 摆钟 日晷 电子表 机械表
C.日晷 机械表 摆钟 沙漏 电子表
4.下列计时工具中,其计时精确度最高的是( ）。
A.沙漏 B.日晷 C.机械摆钟
5.单摆在摆动时会发生( )的现象。
A.摆动速度逐渐加快 B.摆动幅度逐渐变大 C.摆动幅度逐渐变小
6.测得一个摆在1分钟内摆了80次，那么这个摆摆动40次用掉的时间是( )。
A.2分钟 B.30秒 C.40分 D.50秒
7.下列说法错误的是( )。
A.单摆的摆动具有等时性 B.摆的摆动幅度始终不变
C.摆钟的发明大大提高了钟表的精确度 D.摆往返一次的时间不变
8.下列关于摆的研究，描述正确的是( )。
A.科学家牛顿最早研究发现了单摆的等时性
B.摆绳一样长的摆，在相同时间里摆动的次数是一样的
C.地点不同，同一个单摆在相同时间里摆动的次数是变化的
D.如果机械摆钟里会自由摆动的摆停止运动时，它还会计时，但是不够精确
四、简答题。
当我们动手制作一个单摆并观察和测量其在相同时间内摆动的次数时，需准备哪些工具和设备
五、实验题。
1.某小组用秒表测量摆钟的摆每分钟摆动多少次,其实验记录如下:
测量次数 第一次 第二次 第三次
摆动次数 60 60
请你根据第一次和第二次测量的数据，填写第三次测的数据，并说明填写理由。
理由是_____________________________________________________________________________。
2.A、B两个小组分别自制了不同的摆，用秒表计时分别测量摆的摆动次数，记录如下:
时间 0~10秒 10~20秒 20~30秒 30~40秒
A组 5次
B组 15次
请你继续根据所给的数据填写,并说出填写的理由。
理由是_____________________________________________________________________________。
3.我发现:___________________________________________________________________________。
六、探究题。
在中世纪的西欧,时间测量始终是一个难题。当时的计时装置诸如目唇、沙漏等均不能在原理上保持精确。直到伽利略发现了摆的等时性:也就是钟摆的理论基础。1656 年荷兰科学家惠更斯应用伽利略的理论设计了钟摆，并于第二年指导钟表匠成功制造了第一个摆钟。这架模钟由大小、形状不同的一些齿轮而组成，利用重锤做单摆的摆锤，由于摆锤可以调节:计时就比较准确。这架摆钟的问世标志着人类进入了一个新的计时时代。
1.摆钟与日晷、沙漏相比，它( ）。
A.比较容易制作 B.要明显早于沙漏使用 C.计时更精确
2.摆钟的制作利用了( )的理论。
A.伽利略 B.惠更斯 C.钟表匠
七、阅读材料，回答问题。
垂体时钟是利用下垂物的重力来转动齿轮的。下垂体利用其重力构成的
重力摆(单摆系统)是用来控制齿轮转速(并不是提供动力本身)的，也就是说
表锤摆一下，齿轮组转动一齿，因此可以通过调节摆长(表锤中心到摆杆顶
端的距离)来调整摆钟的快慢:摆越长，表走得越慢，而齿轮转动所需的能量
是依靠摆钟内部的发条装置(或电力)来提供的。
垂体时钟是利用下垂物的____________来转动齿轮的。
垂体时钟是利用____________控制齿轮和指针转动的，摆摆动一下,齿轮组转动________齿。
垂体时钟可以通过调节____________来调整摆钟走时的快慢。
齿轮转动所需的能量是依靠摆钟内部的________________________来提供的。
参考答案
一、
日晷 水钟 沙漏
精确度
等时性
固定 挂上一个小重物
60
机械摆钟 摆
相同 单摆的等时性 伽利略
摆幅 摆绳 摆锤 铁架台
二、
√
×
×
√
√
√
√
×
√
×
×
三、
B
B
A
C
C
B
B
B
四、
手表(秒表)、摆锤(螺帽或别的重物)、摆绳(棉线)、支架(铁架台或别的支架)、记录表格等。
五、
60 摆钟的摆每分钟摆动的次数是相同的
5 5 5 15 15 15 同一个摆在相同时间内摆动的次数都是相同的
不同的摆在相同时间内摆动的次数是不同的
六、
C
A
七、
重力
摆 一
摆长
发条装置
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