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3.2用水计量时间 教学设计
课题 用水计量时间 单元 计量时间 学科 科学 年级 五上
学习目标 科学概念目标初始水位和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致；保持水位不变，水流的速度不变。水流的这一特点可用于计时。目标解读：本节课通过了解古代“泄水型”水钟和“受水型”水钟的结构和计时方法知道“泄水型”水钟是根据容器内的水的减少情况来计量时间的，而“受水型”水钟是根据容器内流入水的增加情况来计量时间的。这两种类型的古代水钟可以帮助我们了解古人是怎样利用流水计时的。科学探究目标1.能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。目标解读：通过实验来探究认识用水计时的原理。第一步观察水流速度。第二步将继续探索用同样的瓶子装水，推测水流速度。第三步在推测的基础上进行实际测量。三步形成了逐渐递进的结构，进一步完善了对水流速度的认识，意识到流速均匀的物质可以用来计时。2.通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解用这些装置计时的方法。科学态度目标1.理解古人的聪明才智，对古人的智慧创作产生敬佩之情。2.在观察记录实验数据时能始终保持严谨细致的态度。科学、技术、社会与环境目标了解社会的发展会带动计时工具的进步。
重点 初始水位和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致；保持水位不变，水流的速度不变。水流的这一特点可用于计时。
难点 1.能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。2.通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解用这些装置计时的方法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 复习导入：如果你出生在古代，没有钟表或电子设备，你有方法知道时间吗？例：看太阳在天空中的位置，看日晷，看水钟……出示课题 温故知新 激趣导入
讲授新课 聚焦：水钟是如何设计的？ 日影、燃香、蜡烛……都曾被人们用来计时。人们利用日影计时是因为太阳光影是有规律地运动的，燃香、蜡烛的燃烧也需要一定的时间，而且时间大体相同。因此，我们可以发现，能够用作计时的事物必须是有规律地运动。 在古代，人们还曾利用水来计时，他们是怎样设计这种计时工具的呢？探索一：观察水流的速度 把一个透明塑料饮料瓶去掉底部，倒过来盛水，在瓶盖上扎一个小孔，让水可以从小孔中缓缓流出。仔细观察，水流速度是否保持均匀。观察发现：水从小孔流出的速度比较均匀。探索二：测量水流速度的变化实验目的：测量流出50毫升水用多少时间。实验材料：铁架台、一个能容纳200毫升水的塑料瓶、量杯、秒表、水等。实验步骤：（1）用刚才的瓶子装200毫升水，按图中所示的方式固定在铁架台上。（2）让水从瓶盖的小孔中流出，并用量杯接住从瓶中流出的水。（3）测量量杯内的水积聚到50毫升时用了多少时间。（4）推测积聚到100毫升、150毫升时，分别需要多少时间。实验记录：实验分析：因为瓶中水流速度比较均匀，所以三次测量的时间也比较接近。根据50毫升水流出所需的时间，可以推测出100毫升水和150毫升水流出所需的时间大约是50毫升水流出所需时间的2倍和3倍，即30秒和45秒。探索三：实际测量并记录观测结果通过实际测量发现：水在向下流动的过程中不是匀速的，流完前50毫升水所需时间与流完前100升水、前150毫升水所需时间并不成倍比关系。随着水位的下降，瓶中水的压力越来越小，水流速度越来越慢。探索四：观察古代水钟的结构，并思考它们是怎样用来计时的1.古代水钟简介。 水钟是古代报时的标准方式，它于公元前6世纪传入中国。水钟曾在雅典等城市成为常见的景观，如今在这些城市中已发现公元前35年左右建造的“城钟”遗迹。这种钟的运行由一块浮档控制，当水从底部的一个小出口慢慢流出时，浮标也一点点地下沉。浮标与一根圆杆相连，圆杆在下沉时使指示柄随之移动。常见的有“泄水型”水钟和“受水型”水钟。播放视频《水钟》（1）“泄水型”水钟。容器内的水面随水的流出而下降，根据水面的变化就可以测出过去了多长时间。（2）“受水型”水钟。水滴以固定的速度滴入圆筒，使得浮标随着水量的增加而逐渐上升，从而显示流逝的时间。2.中国古代的水钟。 水钟在我国古代又叫作“刻漏”，是根据滴水的等时性原理来计时的。滴水计时有两种方法，一种是利用特殊容器记录水漏完的时间（泄水型），另一种是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水接满（受水型）。我国的水钟，最先是泄水型的，后来发展成泄水与受水型并用。如图所示的“刻漏”，主要由几个铜水壶组成，所以又叫“漏壶”。除了最低的那个，每个壶的底部都有一个小孔。水从最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能够浮动的木箭，壶里水多了，木箭就浮起来，根据它上面的刻度，就可以知道时间了。3.古代水钟的制作原理。 流水是一种运动的物体，时间就像流水一样在流动。在一定的装置里，水能以固定的速度往下流，因此通过水量的变化就能确定经过的时间。制作水钟必须解决的问题是怎样保护水钟里的水以固定的速度往下流。 不管是“泄水型”水钟还是“受水型”水钟，都要考虑水的流速问题。同样多的水，由于流速不同，因此它所计量的时间也不同。流速越快，计量的时间越短；流速越慢，计量的时间越长。从节约资源的角度及使用方便的角度考虑，都应该选择用流速小的“滴漏”方法来计量时间。同时，用“滴漏”方法能尽量减少因为水位变化而对水下漏速度的影响。科学零距离时间单位“刻”的由来 大约在西周之前，古人就把一昼夜平均分为100刻，在漏壶箭杆上刻100格，折合成现代计时单位，1刻等于14分24秒。“百刻制”是中国最古老、使用时间最长的计时制，与后来的“十二时辰计时”并用。直到清代才正式规定一昼夜为96刻，每个时辰为8刻，分为上4刻和下4刻。 对教师所提问题展开回答。分组实验并记录 温故知新勤思考，聚集焦点解新疑。科学探索求真知，名师点拨解疑难。
研讨探究 研讨一：水流的速度是均匀的吗？怎样才能让水以均匀的速度往下流？小结：水不是以均匀的速度往下流的。水流速度的快慢受水钟内水的压力大小的影响。容器内水位高时，水的压力大，水的流速大；容器内水位低时，水的压力小，水的流速小。 要想水以均匀的速度往下流就要保证水的压力大小平稳，可以给容器进水处加一个分水槽，让多余的水流到分水槽内，并保持一直加水的状态。也可以给容器加一个调节水速的开关，比如输液时输液管上的调节器就是控制水的压力的开关。研讨二：古代的水钟用水滴有什么好处？人们是怎样控制水以均匀的速度往下滴的？ 水滴流速慢，用时比较长，能在较长时间内保持流速均匀，而且能够比较容易控制水位。人们是怎样控制水钟里的水以均匀的速度往下滴的？人们给水钟加一个分水槽，让水一直保持满的状态，多余的水流出去。比如“受水型”水钟，人们在进水口处安置一个盛水漏斗，锥体是用来控制流水孔的大小的，盛水漏斗边上的泄水孔是用来保质持水位高低的。 讨论交流 相互交流共分享，集体讨论达共识。
课堂练习 幻灯呈现
课堂小结 通过本课的学习你有哪些收获？
板书
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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复习导入
看太阳在天空中的位置，看日晷，看水钟……
如果你出生在古代，没有钟表或电子设备，你有方法知道时间吗？
用水计量时间
教科版 五年级上
新知讲解
聚焦
水钟是如何设计的？
日影、燃香、蜡烛……都曾被人们用来计时。人们利用日影计时是因为太阳光影是有规律地运动的，燃香、蜡烛的燃烧也需要一定的时间，而且时间大体相同。因此，我们可以发现，能够用作计时的事物必须是有规律地运动。
在古代，人们还曾利用水来计时，他们是怎样设计这种计时工具的呢？
新知讲解
一
探索
观察水流的速度
把一个透明塑料饮料瓶去掉底部，倒过来盛水，在瓶盖上扎一个小孔，让水可以从小孔中缓缓流出。仔细观察，水流速度是否保持均匀。
观察发现：
水从小孔流出的速度比较均匀。
透明塑料饮料瓶应尽量选择细长的圆筒形瓶子，让水呈线状缓缓流出。在每次观测时可以在瓶子中装同样多的水（100毫升），然后测量一下水流完的时间。通过此探索会发现，如果小孔不发生变化，流完相同容量的水所需要的时间几乎是一样的。
操作提示
新知讲解
二
探索
测量水流速度的变化
实验目的：测量流出50毫升水用多少时间。
实验材料：铁架台、一个能容纳200毫升水的塑料瓶、量杯、秒表、水等。
实验步骤：（1）用刚才的瓶子装200毫升水，按图中所示的方式固定在铁架台上。
（2）让水从瓶盖的小孔中流出，并用量杯接住从瓶中流出的水。
（3）测量量杯内的水积聚到50毫升时用了多少时间。
（4）推测积聚到100毫升、150毫升时，分别需要多少时间。
新知讲解
二
探索
测量水流速度的变化
实验记录：
45秒
150毫升
30秒
100毫升
预测所需时间
流出水量
15秒
14秒
16秒
15秒
50毫升
平均值
第三次测量
第二次测量
第一次测量
所需时间
流出水量
实验分析：因为瓶中水流速度比较均匀，所以三次测量的时间也比较接近。根据50毫升水流出所需的时间，可以推测出100毫升水和150毫升水流出所需的时间大约是50毫升水流出所需时间的2倍和3倍，即30秒和45秒。
新知讲解
三
探索
实际测量并记录观测结果
通过实际测量发现：
40秒
45秒
150毫升
28秒
30秒
100毫升
15秒
15秒
50毫升
实际时间（秒）
推测时间（秒）
所需时间（秒）
水流量
水流速度记录表
日期：
水在向下流动的过程中不是匀速的，流完前50毫升水所需时间与流完前100升水、前150毫升水所需时间并不成倍比关系。随着水位的下降，瓶中水的压力越来越小，水流速度越来越慢。
活动手册
新知讲解
四
探索
观察古代水钟的结构，并思考它们是怎样用来计时的
1.古代水钟简介。
水钟是古代报时的标准方式，它于公元前6世纪传入中国。水钟曾在雅典等城市成为常见的景观，如今在这些城市中已发现公元前35年左右建造的“城钟”遗迹。这种钟的运行由一块浮档控制，当水从底部的一个小出口慢慢流出时，浮标也一点点地下沉。浮标与一根圆杆相连，圆杆在下沉时使指示柄随之移动。常见的有“泄水型”水钟和“受水型”水钟。
水钟
新知讲解
四
探索
观察古代水钟的结构，并思考它们是怎样用来计时的
（1）“泄水型”水钟。
容器内的水面随水的流出而下降，根据水面的变化就可以测出过去了多长时间。
（2）“受水型”水钟。
水滴以固定的速度滴入圆筒，使得浮标随着水量的增加而逐渐上升，从而显示流逝的时间。
“泄水型”水钟
“受水型”水钟
泄水孔
盛水漏斗
流水孔
新知讲解
四
探索
观察古代水钟的结构，并思考它们是怎样用来计时的
2.中国古代的水钟。
水钟在我国古代又叫作“刻漏”，是根据滴水的等时性原理来计时的。滴水计时有两种方法，一种是利用特殊容器记录水漏完的时间（泄水型），另一种是底部不开口的容器，记录它用多少时间把水接满（受水型）。我国的水钟，最先是泄水型的，后来发展成泄水与受水型并用。
如图所示的“刻漏”，主要由几个铜水壶组成，所以又叫“漏壶”。除了最低的那个，每个壶的底部都有一个小孔。水从最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能够浮动的木箭，壶里水多了，木箭就浮起来，根据它上面的刻度，就可以知道时间了。
新知讲解
四
探索
观察古代水钟的结构，并思考它们是怎样用来计时的
3.古代水钟的制作原理。
流水是一种运动的物体，时间就像流水一样在流动。在一定的装置里，水能以固定的速度往下流，因此通过水量的变化就能确定经过的时间。制作水钟必须解决的问题是怎样保护水钟里的水以固定的速度往下流。
新知讲解
四
探索
观察古代水钟的结构，并思考它们是怎样用来计时的
不管是“泄水型”水钟还是“受水型”水钟，都要考虑水的流速问题。同样多的水，由于流速不同，因此它所计量的时间也不同。流速越快，计量的时间越短；流速越慢，计量的时间越长。从节约资源的角度及使用方便的角度考虑，都应该选择用流速小的“滴漏”方法来计量时间。同时，用“滴漏”方法能尽量减少因为水位变化而对水下漏速度的影响。
“泄水型”水钟
“受水型”水钟
泄水孔
盛水漏斗
流水孔
科学零距离
时间单位“刻”的由来
大约在西周之前，古人就把一昼夜平均分为100刻，在漏壶箭杆上刻100格，折合成现代计时单位，1刻等于14分24秒。“百刻制”是中国最古老、使用时间最长的计时制，与后来的“十二时辰计时”并用。直到清代才正式规定一昼夜为96刻，每个时辰为8刻，分为上4刻和下4刻。
合作探究
一
研讨
水流的速度是均匀的吗？怎样才能让水以均匀的速度往下流？
水不是以均匀的速度往下流的。水流速度的快慢受水钟内水的压力大小的影响。容器内水位高时，水的压力大，水的流速大；容器内水位低时，水的压力小，水的流速小。
要想水以均匀的速度往下流就要保证水的压力大小平稳，可以给容器进水处加一个分水槽，让多余的水流到分水槽内，并保持一直加水的状态。也可以给容器加一个调节水速的开关，比如输液时输液管上的调节器就是控制水的压力的开关。
“受水型”水钟
泄水孔
盛水漏斗
流水孔
合作探究
二
研讨
古代的水钟用水滴有什么好处？人们是怎样控制水以均匀的速度往下滴的？
水滴流速慢，用时比较长，能在较长时间内保持流速均匀，而且能够比较容易控制水位。人们是怎样控制水钟里的水以均匀的速度往下滴的？人们给水钟加一个分水槽，让水一直保持满的状态，多余的水流出去。比如“受水型”水钟，人们在进水口处安置一个盛水漏斗，锥体是用来控制流水孔的大小的，盛水漏斗边上的泄水孔是用来保质持水位高低的。
我是泄水孔，可以保持水位高低。
我是盛水漏斗，可以保持固定水量。
课堂练习
1、在300毫升水的滴漏实验中，前10毫升水和最后10毫升水流出所需时间是一样的。（ ）
一、判断对错
2、用流水来计时需要解决的主要问题是水流速度问题。（ ）
课堂练习
二、选择题
1、滴漏的流水速度与（ ）无关。
A.滴漏中的水位
B.漏水孔大小
C. 容器的颜色
C
课堂练习
二、选择题
2、下列有关“泄水型”水钟和“受水型”水钟的说法正确的是（ ）。
A.“泄水型”水钟的容器中水位逐渐下降
B. “受水型”水钟的容器中水位逐渐下降
C. “泄水型”水钟和“受水型”水钟的容器水位都逐渐下降
A
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
用水计量时间
古代水钟
泄水型
本课思维导图
实际测量并记录
类型
观察水钟的结构
观察水流速度
比较均匀
受水型
能控制水流大小
技术要求
能保持水位高低
测量水流速度的变化
50毫升水
100毫升水
150毫升水
板书设计
用水计量时间
古代水钟
泄水型
本课思维导图
实际测量并记录
类型
观察水钟的结构
观察水流速度
比较均匀
受水型
能控制水流大小
技术要求
能保持水位高低
测量水流速度的变化
50毫升水
100毫升水
150毫升水
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3.2用水计量时间
一、填空题
1、在一定的装置里，水能保持（ ）的速度往下流，人们根据这一特点制作（ ）来计时。
2、古代的人们利用流水来计时，通常水钟有
（ ）和（ ）两类。如右图所示，
图1是（ ）水钟，图2是（ ）水钟。 图1 图2
3、要想使水滴漏的速度不变，就要保证瓶子里水的（ ）不变。
二、判断题
1、在远古时代，人类用水钟、日晷、燃油钟和沙漏等来计时。（ ）
2、300毫升水的滴漏实验，前10毫升水和最后10毫升水滴的速度一样快。（ ）
3、因为流水的速度不是匀速的，所以不能用来计量时间。（ ）
4、水钟是根据滴水的等时性原理来计时的。（ ）
5、滴漏只能设计成泄水型的。（ ）
三、选择题
1、如图所示，是我国古代的水钟，它利用浮在水面上的标尺来显示刻度，由此我们（ ）。
A．可以推测这个水钟是受水型水钟
B．可以推测这个水钟是泄水型水钟
C．不能推测出这种水钟是什么类型
2、要用水滴来计时关键要解决（ ）问题。
A．滴水速度 B．水量 C．水质
3、经过实验研究，我们认为滴漏的滴水速度与（ ）无关。
A．滴漏中的水位
B．漏水孔的大小
C．容器的颜色
4、下列有关泄水型水钟和受水型水钟有浮标的容器的说法正确的是（ ）。
A．泄水型水钟有浮标的容器内的水位逐渐下降
B．受水型水钟有浮标的容器内的水位逐渐下降
C．泄水型水钟和受水型水钟有浮标的容器内的水位都逐渐下降
四、实验探究
某小组做滴漏实验，在自制的容器内装300毫升水，观察并记录出100毫升水需要的时间，重复多次实验。
水量 第一次测量 第二次测量 第三次测量
100毫升 59秒 61秒
1、从实验记录中我们可以推测，第三次测量的时间可能为（ ）。
A．50秒 B．60秒 C．70秒
2、该小组又观察并记录了从滴漏中漏出10毫升、50毫升水分别需要的时间。
水量 第一次测量 第二次测量 第三次测量
10毫升 6秒 7秒 6秒
50毫升 31秒 29秒 30秒
（1）从300毫升水中漏出10毫升水的时间相当于漏出100毫升水的时间的（ ）。漏出50毫升水的时间也差不多是漏出100毫升水的时间的（ ）。
（2）利用滴漏（ ）
A．可以帮助我们精确计时
B．可以帮助我们粗略计时
C．无法帮助我们计时
3、我的发现：如果孔的大小不变，那么漏完同样多的水，（ ）。
4、由此，小明推测这个滴漏漏完300毫升水需要的时间应该在180秒左右。你认为他的推测正确吗？为什么？
3.2用水计量时间
答案及解析
一、填空题
1、固定 水钟
解析：水钟利用滴水的等时性来计时。
2、泄水型水钟 受水型水钟 泄水型 受水型
3、高度
解析：瓶子里水的高度不变，水的压力就不变，滴水的速度也不变。
二、判断题
1、√
2、× 解析：随着实验的进行，水越来越少，水压降低，水滴的速度越来越慢。
3、× 解析：水滴漏出的快慢与容器的孔的大小和水的高度有关。通过调整孔的大小和水位的高低，我们可以控制滴漏的速度，制成水钟来计量时间。
4、√ 解析：滴水间隔的时间基本相同，利用这种等时性，可以用来计时。
5、× 解析：水钟分为泄水型和受水型两种。
三、选择题
1、A 解析：标尺在最下边的容器中，所以是受水型水钟。
2、A 解析：水钟计时是以滴水的等时性为前提的。
3、C 解析：随着滴漏中水位的降低，水的压力逐渐变小，滴水速度逐渐变慢；漏水孔越大，滴水速度越快，反之越慢。滴水速度与容器颜色无关。
4、A 解析：泄水型水钟浮标逐渐下降，受水型水钟浮标逐渐上升。
四、实验探究
1、B 解析：三次测量结果的数值应该非常接近。
2、（1）1/10 1/2
解析：水钟利用滴水的等时性来计时，所以滴水的量与时间成正比。
（2）B 解析：虽然滴水具有等时性，但是计时的精确性远不及现代计时工具，所以只能帮助我们粗略计时。
3、用的时间几乎相同
解析：滴水具有等时性。
4、他的推测不正确。当容器中的水越来越少时，水漏出的速度越来越慢，最后甚至断断续续成滴状，所以漏完300毫升水所用的时间会比180秒长。
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