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3.3我们的水钟 教学设计
课题 我们的水钟 单元 计量时间 学科 科学 年级 五上
学习目标 科学概念目标1.通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。目标解读：上节课我们认识了两种水钟的结构，经历了滴漏实验的研究，对滴漏作为计时工具有了新的理解。本节课通过动手制作一个水钟并用画图的方法对水钟的设计进行描述，掌握水钟的制作原理。2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。科学探究目标1.能运用画图和文字描述的方法设计制作水钟的方案。2.能利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。3.在实际运用过程中对自己的方案进行改进。4.经历制定方案→实施方案→检验成果→寻找原因→改进实验的探究过程。目标解读：经历制定方案→实施方案→检验成果→寻找原因→改进实验的探究过程，掌握控制水钟的滴漏速度的方法，从而制作出一个计时更加准确的水钟。这是一个促进思维发展的过程。科学态度目标1.在制作水钟的过程中感受到科学制作带来的乐趣。2.体会到在科学研究中分工、合作，和谐的开展探究的重要性。3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。科学、技术、社会与环境目标经历一项工程的几个主要过程。
重点 1.通过一定的装置，能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流，从而能用来计时。2.我们可以控制水流的速度，从而使水钟计时更加准确。
难点 经历制定方案→实施方案→检验成果→寻找原因→改进实验的探究过程。
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：1.古代水钟的制作原理是什么？ 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。2.制作水钟必须解决的问题是什么？制作水钟必须解决的问题是怎样保证水钟里的水以固定的速度往下流。3.在瓶子里装水，如果水是一滴一滴地往下漏，漏完100毫升水，所需时间将怎样变化？所需时间会逐渐变长，因为随着水一滴一滴地往下漏，水越来越少，水的压力也越来越小，水流速度会越来越慢。 温故知新 激趣导入
讲授新课 探索一： 明确制作任务任务：制作我们的水钟材料：铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、塑料瓶盖、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表操作提示：本节课是在上节课研究的基础上制作水钟的。如果按照上节课的研究，制作一个计时5分钟的水钟需要1800毫升水，就需要更大的塑料瓶。如何使相同的水量能计量更准确？这是本节课需要解决的问题，也是难点。我们可以通过控制滴水孔的大小控制水流的速度。探索二：明确设计方案播放视频《方案设计》小结：方案设计是设计中的重要阶段，它是一个极富有创造性的设计阶段，同时也是一个十分复杂的问题，它涉及到设计者的知识水平、经验、灵感和想象力等。方案设计包括设计要求分析、系统功能分析、原理方案设计几个过程。设计要求分析：第一，准备做一个什么类型的水钟（泄水型或受水型），需要选择什么。系统功能分析：第二，怎么利用这些材料来制作水钟，怎样控制水流的速度；原理方案分析：第三，如何标出刻度。用画图的方法把我们的设计方案表示出来。探索三：制作我们的水钟1.按照自己的设计，加工组装我们的水钟。2.确定制作流程。（1）用剪刀分别剪开两个水瓶。（2）用工字钉分别给两个瓶盖打孔。（3）将三个瓶重叠组装。3.倒水计时，在最下面的容器上分别标出1~5分钟的时间刻度。探索四：用钟表测试自制的水钟计时是否准确对自制的水钟进行测试，将做好的水钟与钟表对照，根据测试的结果判断自制的水钟计时是否准确。探索五：根据测试结果，改进我们的水钟。1.评估。（1）我们的水钟计时准确吗？当水钟出现误差时，原因出在哪里呢？ 根据误差寻找影响水钟计时准确的因素。比如容器的形状不规则容易造成刻度标记错误；“受水型”水钟的受水容器（或“泄水型”水钟的泄水容器）太粗，导致积聚（或流掉）较多的水才能显示出水位的变化，导致误差偏大；水位没有保持变，导致水流速度不均匀。（2）制作简单吗？制作水钟是一个技术与工程的实践活动，既要考虑到制作水钟过程中消耗材料的多少，做到尽可能减少耗材，节约资源与成本，还要考虑到制作水钟需要花费时间的长短，做到尽可能缩短工期，提高效率。2.改进。在滴水杯上方一个孔，再接根导水管，只要加水速度稍大于滴水速度，滴水杯内多余的水就会顺着导水管流出来，这样导水管内的水面始终保持一致，水流速度就均匀了。生活百科：延祐铜壶滴漏 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。
拓展延伸 除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？ 拓宽领域探新知，知识运用巧迁移
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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3.3我们的水钟
一、填空题
1、人们曾用一个底部（ ）的碗，放在水中，让碗慢慢（ ）来计量时间。
2、我们可以控制（ ），从而使水钟计时更加准确。
3、在制作水钟时，我发现一开始水漏下来的速度（ ），后来水漏下来的速度（ ）。
二、判断题
1、如果在矿泉水瓶的盖上戳一个洞，让瓶内的水慢慢滴下来，水漏下来的速度是一直不变的。（ ）
2、我们制作的水钟的刻度都是均匀的。（ ）
3、可以用输液控制器来制作水钟。（ ）
4、水钟比沙漏计时更准确。（ ）
三、选择题
1、在选择制作水钟的容器时，下列最合适的是（ ）。
A． B． C．
2、在制作水钟时，我们要在容器（ ）上标刻度。
3、下列方法中，能使水钟计时更准确的是（ ）。
A．用输液控制器控制漏水的速度
B．将滴漏的小孔扎得大一些
C．在上方容器中加更多的水
四、简答题
沙漏也叫作沙钟，是一种测量时间的装置。沙漏的制造原理与水钟大体相同，它是根据流沙从一个容器漏到另一个容器的数量来计量时间的。沙漏与水钟相比有哪些优点？
五、实验探究
某科学小组想制作一个水钟。
1、选择容器时要选择什么标准的容器？
2、在设计方案时，小组内有两种方案可供参考，如下图所示，乙方案与甲方案相比主要的优点是（ ）。
A．可以储存更多的水
B．漏水速度不会发生变化
C．制造成本更低
3、在评估与改进的环节中，我们要关注哪些方面？
3.3我们的水钟
答案及解析
一、填空题
1、钻有小孔 下沉
解析：底部带有小孔的碗相当于一个滴漏，可以用来粗略计时。
2、漏水的速度
解析：水钟是根据滴水的等时性原理来计时的，所以如何控制漏水的速度是水钟准确与否的关键。
3、快 慢
解析：随着容器中水量越来越少，水面越来越低，小孔处水压越来越小，漏水速度越来越慢。
二、判断题
1、× 解析：水多时，水漏出得快；水少时，水漏出得慢。
2、× 解析：滴漏容器中的液面高度发生变化，漏水的速度就会发生变化，刻度就不是均匀的。另外受水型水钟的刻度是否均匀还与受水器的形状有关。
3、√ 解析：输液控制器可以较精确地控制液体匀速漏下，提高水钟计时的精确度。
4、× 解析：沙漏不受蒸发、凝固等现象的影响，比水钟计时更精确。
三、选择题
1、B 解析：容器粗细均匀便于标记刻度，容器透明便于观察水位。
2、C 解析：图中所示的是受水型水钟，刻度应标记在最下在容器上。
3、A 解析：输液控制器可以使水以匀速漏下。
四、简答题
冬天，沙漏不会像水一样结冰。
五、实验探究
1、要尽量选择粗细均匀的，透明的容器。
解析：容器粗细均匀便于标记刻度，容器透明便于观察水位。
2、B 解析：乙方案的设计可以保证中间容器的水位不变，也就控制了漏水速度不变，使水钟计时更准确。
3、（合理即可）既要考虑到制作水钟过程消耗材料的多少，做到尽可能减少耗材，节约资源与成本；还要考虑到制作水钟需要花费时间的长短，做到尽可能缩短工期，提高效率。
甲
乙
C.
B.
A.
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复习导入
1.古代水钟的制作原理是什么？
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。
2.制作水钟必须解决的问题是什么？
制作水钟必须解决的问题是怎样保证水钟里的水以固定的速度往下流。
满城漏壶
铜壶滴漏
复习导入
所需时间会逐渐变长，因为随着水一滴一滴地往下漏，水越来越少，水的压力也越来越小，水流速度会越来越慢。
3.在瓶子里装水，如果水是一滴一滴地往下漏，漏完100毫升水，所需时间将怎样变化？
泄水型水钟刻度
第1分钟
第2分钟
第3分钟
第4分钟
第5分钟
我们的水钟
教科版 五年级上
新知讲解
本节课是在上节课研究的基础上制作水钟的。如果按照上节课的研究，制作一个计时5分钟的水钟需要1800毫升水，就需要更大的塑料瓶。如何使相同的水量能计量更准确？这是本节课需要解决的问题，也是难点。我们可以通过控制滴水孔的大小控制水流的速度。
操作提示
明确制作任务
一
探索
制作我们的水钟
材料：铁架台、剪刀、美工刀、塑料瓶、塑料瓶盖、工字钉、直尺、胶带、记号笔、秒表
新知讲解
方案设计是设计中的重要阶段，它是一个极富有创造性的设计阶段，同时也是一个十分复杂的问题，它涉及到设计者的知识水平、经验、灵感和想象力等。方案设计包括设计要求分析、系统功能分析、原理方案设计几个过程。
明确设计方案
方案设计
二
探索
新知讲解
明确设计方案
二
探索
设计要求分析
系统功能分析
原理方案分析
第一，准备做一个什么类型的水钟（泄水型或受水型），需要选择什么。
第二，怎么利用这些材料来制作水钟，怎样控制水流的速度；
第三，如何标出刻度。
新知讲解
用画图的方法把我们的设计方案表示出来。
P45
活动手册
明确设计方案
二
探索
新知讲解
1.按照自己的设计，加工组装我们的水钟。
2.确定制作流程。
（1）用剪刀分别剪开两个水瓶。
（2）用工字钉分别给两个瓶盖打孔。
（3）将三个瓶重叠组装。
3.倒水计时，在最下面的容器上分别标出1~5分钟的时间刻度。
制作我们的水钟
这个环节是比较消耗时间的一个环节。在制作时，应避免打的孔过小或过大，孔过小水流速度慢，容器中水位上升的慢，这样就影响标刻度。同样，孔过大水流速度快，容器中的水容易满到瓶盖。
操作提示
三
探索
新知讲解
对自制的水钟进行测试，将做好的水钟与钟表对照，根据测试的结果判断自制的水钟计时是否准确。
水钟滴水的速度越来越慢
发现
5分36秒
3分24秒
1分钟
水钟时间
5分钟
3分钟
1分钟
钟表时间
用做好的水钟与钟表对照。
活动手册
用钟表测试自制的水钟计时是否准确
四
探索
新知讲解
根据测试结果，改进我们的水钟。
1.评估。
（1）我们的水钟计时准确吗？当水钟出现误差时，原因出在哪里呢？
根据误差寻找影响水钟计时准确的因素。比如容器的形状不规则容易造成刻度标记错误；“受水型”水钟的受水容器（或“泄水型”水钟的泄水容器）太粗，导致积聚（或流掉）较多的水才能显示出水位的变化，导致误差偏大；水位没有保持变，导致水流速度不均匀。
五
探索
新知讲解
根据测试结果，改进我们的水钟。
1.评估。
（2）制作简单吗？
制作水钟是一个技术与工程的实践活动，既要考虑到制作水钟过程中消耗材料的多少，做到尽可能减少耗材，节约资源与成本，还要考虑到制作水钟需要花费时间的长短，做到尽可能缩短工期，提高效率。
五
探索
新知讲解
根据测试结果，改进我们的水钟。
2.改进。
在滴水杯上方一个孔，再接根导水管，只要加水速度稍大于滴水速度，滴水杯内多余的水就会顺着导水管流出来，这样导水管内的水面始终保持一致，水流速度就均匀了。
五
探索
生活百科
延祐铜壶滴漏
元延祐三年（公元1316年）通高264.4厘米。
此件滴漏是中国古代的计时工具，由广州人冼运行、杜子盛等铸造于元延祐三年（公元1316年）。整件滴漏由四个铜壶组成，分别是日壶、月壶、星壶、受水壶。也有一种说法称为日天壶、夜天壶、平水壶和受水壶。日壶壶壁铸有圆形太阳图，月壶壶壁铸有月形图，星壶壶壁铸有北斗七星图，受水壶壶壁铸有八卦图。使用时四壶自上而下依次安放，最上为日壶，最下为受水壶。在日、月、星壶的底部各有一个出水的龙头。受水壶壶盖正中立一铜表尺，上有时辰刻度，自下而上为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。铜尺前放一木制浮箭，木箭下端是一块木板，称作浮舟。壶身刻有关于制作年份和人员的文字。
延祐铜壶滴漏
生活百科
延祐铜壶滴漏
使用时，日壶的水以恒定的流量滴入下层的月壶，月壶之水滴入星壶，星壶上部有一个小洞，如果月壶滴下的水多了，多余的就会从这里流出，使星壶的水量保持恒定，以便均匀地滴水给受水壶。受水壶中的水逐渐增加，浮舟便托起木箭缓缓上升。将木箭的顶端与铜表尺上的刻度对照，就可知道当时的时间。这件铜壶滴漏从制成之日一直被使用到公元1900年前后，历时将近700年，是我国现存最早、最大、最完整的铜壶滴漏。
铜壶滴漏 领先世界1500年
拓展延伸
除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
通过分析，我们知道凡是可以有规律流动的物体都可以用来制作计时工具。除了水、油等液体外，我们还可以用细沙流动业计时。
制作材料：大小相同的两个玻璃瓶、软木塞两个、细沙、胶带、小刀、钻孔钉等。
制作步骤：1.在两个软木塞的中心各钻一个小孔。
2.把甲瓶将满细沙，塞上瓶塞，把甲瓶倒放在乙瓶上，使两个瓶塞的孔对齐，使细沙可以流到乙瓶中。
3.可胶带将这两个玻璃瓶的瓶口处连起来，细沙流完后，把甲、乙两瓶的位置互换过来。
4.重新摆正沙漏，每隔一段时间（30秒或1分钟）标记乙瓶中细沙的位置，直至细沙全部流到甲瓶里。
拓展延伸
除了水，还可以用哪些能流动的物体来制作计时工具？
制作原理：沙漏也叫作沙钟，是一种测量时间的装置。与水相似，细沙也有流动性，而且有一定的规律可循，可以利用细沙从一个容器流到另一个容器的时间来计量时间。
制作须知：填充物的多少、玻璃瓶内壁的曲线的形状（沙漏正置和倒置的计时长度有细微差别）、颈部管道的宽度、填充物的类型和质量等都会影响沙漏的时间。
课堂练习
1、我们制作的水钟能计量较为精确的时间。（ ）
一、判断对错
2、制作水钟的容器形状不会影响制作水钟刻度的准确性。（ ）
课堂练习
二、选择题
1、影响水钟计时准确性的因素有很多，其中最关键的是（ ）。
A.容器越大越好
B.滴水孔尽量小
C. 保证水流速度均匀
C
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
我们的
水钟
测试
本课思维导图
评估与改进
用钟表测试
任务
制作一个
10分钟的水钟
设计方案
水钟类型
怎样制作
标出刻度
任务
确定制作流程
控制水流的速度
评估结果
改进水钟
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