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3.6制作钟摆 教学设计
课题 制作钟摆 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.摆的摆动快慢与摆绳长度有关。2.同一个摆，摆绳长度越长，摆动越慢；摆绳长度越短，摆动越快。目标解读：通过对摆的研究，在真实情境中运用测量和比较的方法研究摆绳长度如何影响摆摆动的快慢，从而发现同一个摆，摆绳长度越长，摆动得越慢；摆绳长度越短，摆动得越快。科学探究目标1.能在真实的情境中研究摆绳长度如何影响摆动快慢，对摆不断地调整直至每分钟正好摆动60次。目标解读：学会利用摆的快慢与摆绳长度的关系进行实验。想要设计一个每分钟摆动正好60次的摆，就要在制作中不断调整摆绳的长度，直至达到标准。如果摆每分钟摆动不足60次，需要减少摆绳长度；如果摆动次数多于60次，需要增加摆绳长度。2.能运用测量与比较的方法来研究摆摆动的快慢。科学态度目标1.认识到细心观察与准确测量的重要性。2.对新问题的研究保持积极的探究欲望。科学、技术、社会与环境目标意识到人类对于产品要不断地改进以适应现实的需求。
重点 1.摆的摆动快慢与摆绳长度有关。2.同一个摆，摆绳长度越长，摆动越慢；摆绳长度越短，摆动越快。
难点 能在真实的情境中研究摆绳长度如何影响摆动快慢，对摆不断地调整直至每分钟正好摆动60次。
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：前几天，爸爸为小红做了一人秋千，可小红因为坐上秋千时秋千摆得太快而吓得大哭，你能帮忙改进一下这上秋千吗？说说可行的方法。想要让秋千摆得慢一点，可以改变摆绳的长度，把秋千的摆绳改长一点。 温故知新 激趣导入
讲授新课 探索：制作一个1分钟正好摆动60次的摆 机械钟表里的钟摆一般每秒摆1次，1分钟摆动60次。我们已经知道摆的快慢与摆绳长短有关，摆绳长，摆动得慢；摆绳短，摆动得快。我们可以通过控制摆长来设计一个一秒摆动一次的摆。还要弄清楚进行调试时摆绳长度应该怎么确定，是每次减少5厘米进行调试，还是取上一次测量数值的一半进行调试，或者根据前向次调试的摆绳长度进行比较。方案一：递减法。先测试摆绳长为30厘米的摆1分钟的摆动次数，然后减少5厘米，测试摆长为25厘米的摆的摆动次数；再减少5厘米，测试摆长为20厘米的摆的摆动次数，依次类推，当摆1分钟摆动的次数接近60次时，再进行微调。方案二：倍减法。先测试摆长为30厘米的摆1分钟的摆动次数，再测试摆长为15厘米的摆1分钟的摆动次数，取与目标值接近的摆长，再进行微调。方案三：递增法。摆长每次增加5厘米（或其他厘米数）。方案四：倍增法。摆长每次增加一倍进行实验，再调试。制作与测试利用材料，组装一个简易的“钟摆”。 按照方案制作1个1分钟正好摆动60次的摆。如果1分钟摆动的次数超过60次，就要增加摆绳长度，减慢摆摆动的速度；如果1分钟摆动的次数不到60次，就要减少摆绳长度，加快摆摆动的速度。如果使用倍增法，需要准备不同长度的摆绳。如果使用递减法，可以使用一根摆绳，依次选取不同的长度，系在摆锤上（摆锤质量不影响摆动的快慢）。 为了节省时间，可以每次测试15秒，看看摆在15秒内是否摆动了15次。每测试一次摆绳的长度，都要记录在“1分钟摆动次数记录表”中。科学零距离：怎样使摆钟更精确 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 研讨一：1分钟摆动60次的摆钟，它的摆绳长短有什么特点？小结：1分钟摆动60次的摆钟，其摆绳长度大约在25厘米左右。 在测试的过程中，我们发现：如果把摆绳长度增加一倍（或减少一半），它摆动的频次并不会减少一半（或增加一倍）研讨二：摆的快慢与摆绳长短有什么关系？小结：摆绳的长度越长，摆得越慢；摆绳的长度越短，摆得越快。科学零距离：金属摆杆会产生误差 讨论交流 相互交流共分享，集体讨论达共识。
拓展延伸 能看到地球自转的实验 傅科的钟摆实验1851年，法国科学家傅科在公众面前做了一个实验，这就是著名的“傅科的钟摆实验”，这个钟摆也叫“傅科摆”。傅科用非常简单的办法，使我们“看”到了地球的自转，为此他获得了法国荣誉骑士五级勋章。这项实验虽然已经过去了100多年，但是，由于傅科使用了简单的方法证明了最根本的科学概念，它就像一座丰碑一样矗立在科学史上。至今许多科学家还对它称赞有加，称它为十项最美丽的实验之一。 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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3.6制作钟摆
一、填空题
1、如果我们制作的摆1分钟摆动的次数超过60次，就要（ ）摆绳长度，减慢摆动速度；如果1分钟摆动的次数不到60次，就要（ ）摆绳长度，加快摆动速度。
2、如下图所示，摆长第次减少5厘米，摆的摆动快慢变化是（ ）的。【选填“均匀“或”不均匀“】
3、制作单摆的材料有铁架台、细绳、（ ）、螺母、（ ）。
二、判断题
1、可以用调节摆绳长度的方法来调节摆的快慢。（ ）
2、在调试阶段，为了节省时间，可以测摆15秒钟是否摆动15次，不需测60秒。（ ）
3、做摆绳的材料需要有弹性，而且弹性越大越好。（ ）
4、摆的快慢不只与摆绳长度有关。（ ）
三、选择题
1、下列说法中正确的是（ ）。
A．制作1分钟摆动60次的摆需要小组成员相互配合
B．为了节省时间，我们可以测摆1秒是否摆动1次来判断是否调试成功
C．用回形针可以帮助我们快速改变摆绳长度
2、1分钟摆动60次的摆的摆绳长度约为（ ）。
A．18厘米 B．21厘米 C．24厘米
3、制作1分钟摆动60次的摆时，如果摆1分钟摆动61次，为了计时准确，我们应该（ ）。
A．加重摆锤
B．增加摆绳长度
C．减少摆绳长度
四、简答题
小旭家里的摆钟最近走时不准确，应该怎样调整？
五、实验探究
某同学想要制作一个1分钟摆动60次摆，他采用的是“摆绳长度减半法“，摆绳的初始长度是30厘米。
1、他测得摆绳长为30厘米和15厘米的摆15秒的摆动次数如下表所示。
第一次 第二次 第三次
摆绳长30厘米 13次 13次 13次
摆绳长15厘米 19次 19次 19次
根据表格中的数据，可以推出（ ）。
A．1分钟摆动60次的摆，摆绳长度小于15厘米
B．1分钟摆动60次的摆，摆绳长度在15厘米~30厘米
C．1分钟摆动60次的摆，摆绳长度大于30厘米
2、下一步他应该把摆绳长度调整为（ ）厘米。
A．7.5 B．60 C．22.5
3、“摆的快慢与摆绳长度有关，摆绳长度增加一倍，一分钟摆动次数变为原来的1/2。“这种说法正确吗？为什么？
3.6制作钟摆
答案及解析
一、填空题
1、增加 缩短
解析：摆的快慢与摆绳长度有关，摆绳越长，摆动越慢；摆绳越短，摆动越快。
2、不均匀 解析：摆的快慢与摆绳长度的变化不成正比。
3、回形针 秒表
解析：回形针用来挂螺母，秒表用来计时。
二、判断题
1、√ 解析：摆的快慢与摆绳长度有关。
2、√ 解析：在调试阶段，不要求精确记录1分钟摆动次数，通过15秒是否摆动15次即可确定我们制作的摆是快还是慢，然后进行调试，可以节省时间。
3、× 解析：有弹性的绳子、摆锤的重心都会影响摆绳的长短。
4、√
三、选择题
1、A 解析：测量摆的快慢时，1秒时间太短，误差太大，B选项错误；回形针的作用是做挂钩挂摆锤，不能改变摆绳长度，C选项错误。
2、C
3、B 解析：1分钟摆动61次，比我们的要求快，所以需要通过增加摆绳长度使摆变慢。
四、简答题
先估测1分钟摆动60次的摆的摆长可能的大致长度，然后采用减半法或每次减少一定长度的方法进行调整，调整过程中可以通过观察摆15秒摆动的次数来判断调整是否成功，以节省时间。
五、实验探究
1、B
解析：摆绳他要30厘米的摆15秒摆动13次，1分钟摆动52次，比要求的慢；摆绳长度15厘米的摆15秒摆动19次，1分钟摆动76次，比要求的快，所以1分钟摆动60次的摆的摆绳长度一定在15厘米~30厘米。
2、C
解析：下一步应将摆绳长度调整为15厘米与30厘米中间的长度，即22.5厘米。
3、不正确
解析：从实验数据可知，当摆绳长度发生倍数变化时，摆的快慢变化不成倍数关系。
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制作钟摆
教科版 五年级上
复习导入
前几天，爸爸为小红做了一人秋千，可小红因为坐上秋千时秋千摆得太快而吓得大哭，你能帮忙改进一下这上秋千吗？说说可行的方法。
想要让秋千摆得慢一点，可以改变摆绳的长度，把秋千的摆绳改长一点。
新知讲解
探索
制作一个1分钟正好摆动60次的摆
机械钟表里的钟摆一般每秒摆1次，1分钟摆动60次。我们已经知道摆的快慢与摆绳长短有关，摆绳长，摆动得慢；摆绳短，摆动得快。我们可以通过控制摆长来设计一个一秒摆动一次的摆。
新知讲解
探索
制作一个1分钟正好摆动60次的摆
还要弄清楚进行调试时摆绳长度应该怎么确定，是每次减少5厘米进行调试，还是取上一次测量数值的一半进行调试，或者根据前向次调试的摆绳长度进行比较。
新知讲解
探索
制作一个1分钟正好摆动60次的摆
方案一：递减法。先测试摆绳长为30厘米的摆1分钟的摆动次数，然后减少5厘米，测试摆长为25厘米的摆的摆动次数；再减少5厘米，测试摆长为20厘米的摆的摆动次数，依次类推，当摆1分钟摆动的次数接近60次时，再进行微调。
方案二：倍减法。先测试摆长为30厘米的摆1分钟的摆动次数，再测试摆长为15厘米的摆1分钟的摆动次数，取与目标值接近的摆长，再进行微调。
方案三：递增法。摆长每次增加5厘米（或其他厘米数）。
方案四：倍增法。摆长每次增加一倍进行实验，再调试。
点拨：在确定方案前，一定要进行思考，1分钟摆动60次的摆的摆绳长度应该大致调整在哪个范围，将这个问题与之前自己做的1分钟摆动几次的摆的活动联系起来，预测一个合适的数值。
新知讲解
探索
制作一个1分钟正好摆动60次的摆
制作与测试
利用材料，组装一个简易的“钟摆”。
怎样在最短时间内完成调试？
摆锤往返一次为摆一次。
按照方案制作1个1分钟正好摆动60次的摆。如果1分钟摆动的次数超过60次，就要增加摆绳长度，减慢摆摆动的速度；如果1分钟摆动的次数不到60次，就要减少摆绳长度，加快摆摆动的速度。
新知讲解
探索
制作一个1分钟正好摆动60次的摆
如果使用倍增法，需要准备不同长度的摆绳。如果使用递减法，可以使用一根摆绳，依次选取不同的长度，系在摆锤上（摆锤质量不影响摆动的快慢）。
为了节省时间，可以每次测试15秒，看看摆在15秒内是否摆动了15次。每测试一次摆绳的长度，都要记录在“1分钟摆动次数记录表”中。
摆绳长度 摆动次数
1 10厘米 94
2 15厘米 78
3 20厘米 66
4 25厘米 60
活动手册
1分钟摆动次数记录表
我的发现:
摆绳越长、摆动越慢。
科学零距离
怎样使摆钟更精确
摆钟是利用摆锤的周期性振动（摆动）来计量时间的。一般来说，摆锤的质量是确定的，调节摆的摆长，使摆长减短，时钟变快，反之则变慢。
摆钟放置在不同的地理位置（不同的地球纬度和海拨高度），摆锤的重力加速度会发生变化，从而影响其振动周期。
摆钟放置在不同温度和气压的环境中，也会引起摆的振动周期的变化。温度变化会引起摆的摆长发生变化。一般是温度升高，摆胀长而使钟变慢；反之则摆缩短而使钟变快。因此，精密摆钟常用不同膨胀系数的材料制成温度补偿管，以补偿温度影响。
合作探究
一
研讨
1分钟摆动60次的摆钟，它的摆绳长短有什么特点？
1分钟摆动60次的摆钟，其摆绳长度大约在25厘米左右。
在测试的过程中，我们发现：如果把摆绳长度增加一倍（或减少一半），它摆动的频次并不会减少一半（或增加一倍）
点拨：“1分钟摆动60次的摆钟的摆绳长短有什么特点？”这个问题中至少包含两层含义：1分钟摆动60次的钟摆的摆绳长试大致在什么范围内，摆绳长度增加一倍（或减少一半），摆动的频次会减少一半（或增加一倍）吗？这些问题都要有效运用实验数据来分析、回答。
合作探究
二
研讨
摆的快慢与摆绳长短有什么关系？
摆绳的长度越长，摆得越慢；摆绳的长度越短，摆得越快。
我荡的最慢
我荡的最快
科学零距离
金属摆杆会产生误差
世界上第一个做出摆钟的人是荷兰科学家克里斯·惠更斯 。在克里斯·惠更斯制造的摆钟里，摆杆是金属制品，它的热胀冷缩会影响摆的摆动周期。由实验得知，100米长的不锈钢金属杆在温度变化5.6℃时，会导致摆钟一天内减慢2.5秒。不同的金属杆有不同的膨胀系数，都会影响摆钟的精确性。
拓展延伸
能看到地球自转的实验 傅科的钟摆实验
1851年，法国科学家傅科在公众面前做了一个实验，这就是著名的“傅科的钟摆实验”，这个钟摆也叫“傅科摆”。傅科用非常简单的办法，使我们“看”到了地球的自转，为此他获得了法国荣誉骑士五级勋章。这项实验虽然已经过去了100多年，但是，由于傅科使用了简单的方法证明了最根本的科学概念，它就像一座丰碑一样矗立在科学史上。至今许多科学家还对它称赞有加，称它为十项最美丽的实验之一。
傅科摆
课堂练习
1、摆的摆动幅度越大，摆动频率越快。（ ）
一、判断对错
2、做摆绳的材料要有弹性，弹性越大越好。（ ）
解析：摆绳有弹性，容易出现拉伸，增加摆绳的长度，会影响摆的摆动频次。
课堂练习
二、选择题
1、小明要设计一个1分钟摆动30次摆，可在实际测量中发现这个摆1分钟摆动40次，他应该（ ）。
A.增加摆锤的质量
B.增加摆绳的长度
C.减少摆绳的长度
B
课堂练习
二、选择题
2、在制作摆钟的过程中，下列做法可以节省时间的是（ ）。
A.制作完摆后，测量出摆60秒的摆动次数是否为60次
B.制作完摆后，每摆动一次测量一次时间，看是否为1秒摆动1次
C.制作完摆后，测量出摆15秒的摆动次数是否为15次
C
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
制作钟摆
设计方案
本课思维导图
准备材料
任务
做一个1分钟正好摆动60次的摆
估计摆绳长度
如何调整摆绳长度
制作与测试
制作钟摆
不断调试到符合要求
尽量用最短时间完成调试
板书设计
制作钟摆
设计方案
本课思维导图
准备材料
任务
做一个1分钟正好摆动60次的摆
估计摆绳长度
如何调整摆绳长度
制作与测试
制作钟摆
不断调试到符合要求
尽量用最短时间完成调试
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