(共21张PPT)
机械摆钟
教科版 五年级上
新知讲解
聚焦
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。
克里斯·惠更斯
新知讲解
聚焦
摆钟是通过怎样的方式计时的呢？
随着电子产品的普及，摆钟在日常生活中已经不多见了，但它是20世纪最为精准的计时工具之一，风靡全世界。从它的介绍中我们可以知道，摆钟是利用摆有规律地摆动来计时的，这也运用了之前学习的制作水钟的原理：有规律运动的物体可以用来计时。
60、70年代四大件
自行车
收音机
缝纫机
摆钟
新知讲解
一
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。
钟面
摆绳
摆锤
钟摆
摆钟
齿轮操纵器
长针
短针
齿轮
摆锤
支轴
锤体
新知讲解
一
探索
观察钟摆运动的特点
1.了解摆钟的结构
机械摆钟的几个主要部件是齿轮操纵器、摆锤、垂体和齿轮。
摆钟的整个计时过程是这样的，垂体利用本身受一的向下的重力来转动齿轮，齿轮转动时，摆锤同时摆动，使得齿轮操纵器的倒钩松开，这样齿轮就转动一个齿，从而就带动指针转动一秒钟。
摆钟
擒纵器
新知讲解
一
探索
观察钟摆运动的特点
2.测量钟摆1分钟的次数
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。
钟摆1分钟摆动次数记录表
日期：
活动手册
60次
60次
60次
摆动次数
第三次
第二次
第一次
摆钟
新知讲解
一
探索
观察钟摆运动的特点
2.测量钟摆1分钟的次数
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， 这样便于读数。为了减小实验误差，要重复3次实验。
实验结论：
a
b
点拨：通过重复测量我们发现钟摆每分钟都摆动60次，这就是摆的等时性。钟摆利用摆的等时性原理大大提高了计量时间的精确度。
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。
科学零距离
钟摆的发明
以摆作为振动系统的钟通常都带有报时功能，所以又称自鸣钟1582~1583年，意大利物理学家和天文学家伽利略发现了摆的等时性。1656~1657年，荷兰物理学家和天文学家克里斯·惠更斯利用摆的等时性原理发明了摆钟。后经不断改进，沿用至今。
伽利略
惠更斯
新知讲解
二
探索
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，下端挂上一个重物（螺母或钩码等），做成一个简单的摆，如图一所示。
图1
图2
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）如图2所示，∠A不能太大（10度左右），听到口令后轻轻放开，让其自由摆动。
A
操作提示
新知讲解
二
探索
观察我们的摆
实验步骤：（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，测量产记录我们的摆1分钟摆动的次数。
自制钟摆1分钟摆动次数记录表
日期：
活动手册
60次
60次
60次
摆动次数
第三次
第二次
第一次
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。
科学零距离
为什么钟摆的摆动幅度很小
钟摆摆动幅度的大小影响着摆的等时性，根据摆的等时性原理，无论摆动幅度（摆角小于5度时）大一些，还是小一些，完成一次摆动的时间都是相等的。这里的摆角是指摆绳与竖直方向的夹角。当摆角大于5度时，摆的等时性会会被打破，所以钟摆的幅度都很小。
新知讲解
二
探索
观察我们的摆
2.让我们收集全班各组的实验数据，你有什么发现？
组次 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
不同的单摆摆动次数记录表
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。
合作探究
一
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。
秋千相当于一个摆。
合作探究
二
研讨
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
1、机械摆钟是一种利用摆来计时的时钟。（ ）
一、判断对错
2、在观察钟摆摆动次数是否相等时，需要对摆动次数进行多次测量。（ ）
课堂练习
二、选择题
1、单摆在摆动时会发生（ ）现象。
A.速度逐渐加快
B.摆幅保持不变
C.摆幅逐渐变小
C
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
机械摆钟
自制单摆
细绳、重物、铁架台、秒表等
本课思维导图
制作材料
测量摆1分钟摆动的次数
摆钟怎样计时
利用摆有规律地摆动来计时
实验结论
观察钟摆的运动特点
摆的等时性
多次重复测量
同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的
板书设计
机械摆钟
自制单摆
细绳、重物、铁架台、秒表等
本课思维导图
制作材料
测量摆1分钟摆动的次数
摆钟怎样计时
利用摆有规律地摆动来计时
实验结论
观察钟摆的运动特点
摆的等时性
多次重复测量
同一个单摆在相同时间内摆动的次数是相等的
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3.4机械摆钟
一、填空题
1、同一个摆每摆动一次所需的时间是（ ）的，根据这一原理，人们制成了（ ），使时间的计量差更小。
2、通过我们对摆钟的观察，我们发现摆钟是利用（ ）带动指针来计时的。
3、在测量摆1分钟摆动次数的实验中，至少需要三名同学的有效合作，一个（ ），一人（ ），还有一人及时（ ）。
二、判断题
1、机械摆钟不受天气和温度的影响。（ ）
2、同一个摆，每分钟摆的次数并不相同。（ ）
3、机械摆钟是一种利用摆的等时性来计时的时钟。（ ）
4、在观察钟摆在相同时间内摆动的次数是否相同时，需要多次记录摆动次数。（ ）
5、钟摆从一边摆到另一边算摆动一次。（ ）
三、选择题
1、发现摆具有等时性的科学家是（ ）。
A．傅科 B．伽利略 C．惠更斯
2、下列说法不正确的是（ ）。
A．摆的摆动具有等时性
B．所有实验小组制作的摆1分钟摆动的次数都是相同的
C．摆钟的发明大大提高了计量时间的精确度
3、在观察摆的活动中，我们发现摆（ ）。
A．摆动的幅度越来越小，每次摆动的时间越来越短
B．摆动的幅度保持不变，每次摆动的时间越来越短
C．摆动的幅度越来越小，每次摆动的时间保持不变
4、摆在摆动过程中方向会发生偏转，这是因为（ ）造成的。
A．地球自转
B．月球公转
C．地球公转
四、简答题
摆在摆动过程中，摆动幅度为什么越来越小？
五、实验探究
观察摆钟和自制的摆，分析并回答问题。
1、某小组用秒表计时，测量摆钟里的摆1分钟摆动的次数。
测量次数 第一次 第二次 第三次
摆动次数 60次 60次
（1）请根据第一次和第二次测量的摆动次数，将第三次测量的摆动次数填在上表中。
（2）我发现：同一个摆，在相同的时间内摆动的次数是（ ）的。
（3）为什么测量摆在1分钟摆动次数的实验要做3次？
2、A小组和B小组制作了摆绳长度不同的摆，用秒表计时，每隔10秒记录一次摆的摆动次数。
时间 0~10秒 10~20秒 20~30秒 30~40秒
A小组 30次
B小组 35次
（1）请根据0~10秒测量的数据将上表补充完整。
（2）我发现：同一个摆，在每个10秒内摆动的次数是（ ）的。
（3）我发现：摆绳长度不同的摆，在10秒内摆动的次数是（ ）的。
3.4机械摆钟
答案及解析
一、填空题
1、相同 摆钟
解析：摆钟是利用摆的等时性来计时的。
2、钟摆连续的摆动
3、报时 数摆动次数 记录
二、判断题
1、√ 解析：机械摆钟是利用摆的等时性来计时的，精确度较高，不受天气和温度等因素的影响。
2、× 解析：摆具有等时性，所以同一个摆，每分钟摆动的次数是相同的。
3、√ 解析：机械摆钟的原理是摆的等时性。
4、√ 解析：只记录一次摆动次数，误差会很大，所以需要多次记录。
5、× 解析：钟摆摆动往返一次算摆动一次。
三、选择题
1、B 解析：伽利略通过观察风吹吊灯时，吊灯每次摆动的时间相同，发现了摆的等时性规律。
2、B 解析：摆的快慢与摆绳长度有关，各实验小组的摆绳长度不完全相同，所以摆1分钟摆动的次数也不完全相同。
3、C 解析：摆在摆动过程中能量逐渐减少，摆幅越来越小，但是由于摆具有等时性，所以每次摆动的时间是相同的。
4、A 解析：摆具有保持摆动方向不变的特点，随着地球的自转，摆和地球产生了相对运动，所以看起来摆偏移了方向。
四、简答题
因为摆动是需要消耗能量的，摆在摆动过程中能量逐渐减少，所以摆幅越来越小。
五、实验探究
1、（1）60次
解析：摆具有等时性，1分钟摆动的次数都是相同的。
（2）相同
（3）为了减小误差
解析：多次重复实验可以避免偶然误差产生的影响，使实验结果更科学、更准确。
2、（1）30次 30次 30次
35次 35次 35次
（2）相同 解析：摆具有等时性，同一个摆，摆绳长度不变，摆动速度就不变。
（3）不同 解析：摆的快慢与摆绳长度有关，摆绳越长，摆动越慢，所以摆绳长度不同的摆，摆动快慢也是不同的。
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3.4机械摆钟 教学设计
课题 机械摆钟 单元 计量时间 学科 科学 年级 五上
学习目标 科学概念目标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。目标解读：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；同时，也知道不同的摆摆协快慢并不相同。科学探究目标1.能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。2.能根据钟摆的特点动手制作一个单摆。目标解读：通过重复实验，知道同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，这就是单摆的等时性，理解根据单摆的等时性人仙制成了摆钟，使时间的计量误差更小。科学态度目标1.准确地测量摆的摆动次数，理解重复实验的意义。2.发展对计时工具研究的兴趣。科学、技术、社会与环境目标了解社会的需求是科学技术发展的动力。
重点 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。
难点 1.能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。2.能根据钟摆的特点动手制作一个单摆。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
讲授新课 聚焦：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。 随着电子产品的普及，摆钟在日常生活中已经不多见了，但它是20世纪最为精准的计时工具之一，风靡全世界。从它的介绍中我们可以知道，摆钟是利用摆有规律地摆动来计时的，这也运用了之前学习的制作水钟的原理：有规律运动的物体可以用来计时。探索一：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。 摆钟的整个计时过程是这样的，垂体利用本身受一的向下的重力来转动齿轮，齿轮转动时，摆锤同时摆动，使得齿轮操纵器的倒钩松开，这样齿轮就转动一个齿，从而就带动指针转动一秒钟。播放视频《摆钟》2.测量钟摆1分钟的次数实验材料：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， 这样便于读数。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。拓展故事：《钟摆的发明》探索二：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，下端挂上一个重物（螺母或钩码等），做成一个简单的摆，如图一所示。操作提示：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）如图2所示，∠A不能太大（10度左右），听到口令后轻轻放开，让其自由摆动。实验步骤：（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，测量产记录我们的摆1分钟摆动的次数。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。扩展科学故事：《为什么钟摆的摆动幅度很小》2.让我们收集全班各组的实验数据，你有什么发现？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。 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：根据统计结果，说说有什么发现。小结：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。研讨二：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。 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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