五年级下册科学教案 3-5《机械摆钟》 教科版

5.机械摆钟
小学科学教学网资源建设团队 翁钊晔
【教材简析】
本课选自教科版小学科学五年级下册第三单元《时间的测量》的第五课时。前四节课探究的是太阳钟、水钟等一些简易的计时工具，本课则是精确计量时间工具的第一课。本课设计主要有两个活动：
活动一是观察摆钟
观察摆钟的构造，思考摆钟为什么会比其他的计时工具更精确，这与摆钟里的钟摆有着密切的联系。然后通过测量钟摆每分钟摆动的次数，发现它每分钟摆动的次数是相同的，初步感知摆的等时性。
活动二是制作一个单摆，并测量相同时间内摆摆动的次数。
根据教师提供的材料，学生动手制作一个单摆，在制作完成后，开始观察和记录单摆每10秒钟摆动次数，连续测多次。最后会发现同一个摆虽然在摆动过程中摆幅变小，摆速变慢，但摆动次数是一样的，这便是单摆的等时性；在研讨中，通过对比各组间的数据，会发现不同小组的摆摆动次数是不一样的，是什么引起的？这为下节课《摆的研究》提出了研究的问题。
【学情分析】
摆钟为什么会比其他计时工具精确呢？这个问题对学生是比较有吸引力的。带着这个疑问去观察摆钟的构造，去研究摆，提高了学生的探究欲。这节课中孩子们将面临两个问题，第一：如何准确测量单摆摆动的次数；第二：如何有效分析数据、得出结论、发现更多问题；对于五年级的学生而言，测量摆钟1分钟摆动的次数不难，但要准确地测量自制单摆在连续摆动时，相同时间间隔内的摆动次数，有不小的难度。所以在第一个时间段计时结束后与第二个时间段计时开始前需要设置一个缓冲的时间，为第二次小组成员更好地配合、精确测量作准备。此外，五年级的孩子已经具备一定分析处理数据的能力，但仍然有局限性，对实验数据整体的横向、纵向比较有所缺乏，所以要想孩子们在研究单摆等时性时有更多的发现、更多问题的提出，研讨时需要我们引导孩子进行组内、组间数据的比较。
【教学目标】
科学概念目标
知道同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的。
知道人们根据单摆的等时性原理制成了摆钟。
科学探究目标
能重复观察和测量摆钟每分钟摆动的次数。
动手制作一个单摆，能较准确地测量出连续时间间隔内摆摆动的次数。
能实事求是地记录实验数据，通过分析数据得出科学结论。
科学态度目标
初步体会重复实验在科学实验中的重要作用。
在测量单摆摆动次数过程中，培养严谨地观察与测量的科学态度。
通过制作、观测单摆，发展对计时工具研究的兴趣。
科学、技术、社会与环境目标
摆钟的出现大大提高了时钟的精确度，体会科技发展对社会生活的促进作用。
【教学重难点】
重点：动手制作一个摆，并观测单摆在相同时间内摆动的次数。
难点：连续测量摆摆动的次数、理解摆的等时性。
【教学准备】
教师：多媒体课件、机械摆钟一个、单摆一个
学生：每组铁架台一个、棉线一根、筷子一根、铁球一个、秒表一个、记录单两份
【教学过程】
一、聚焦：揭示课题
[材料准备：ppt课件]
提问：通过前面几节课的学习，你知道了哪些计时器？
（预设：日晷、水钟、沙漏……）
2.借助这些工具我们只能知道大概的时间，多年来，人们一直在探索比较精确的计时方法，最后终于制作出了更精确的计时器——机械摆钟。
二、探索：摆的等时性
探索一、摆钟每分钟摆动的次数
[材料准备：一个机械摆钟、每组秒表一个、记录单一份]
1.提问：你们见过机械摆钟吗？为什么摆钟能够精确地计时呢？师出示机械摆钟，
学生观察摆钟并组内交流。
（预设：可能与下面装置的左右摆动有关、它根据摆动的次数计时……）
课件展示摆钟的结构图，介绍摆锤、摆绳。
2.过渡：要想知道摆钟为什么能够精确地计时，我们得先研究摆钟里的钟摆，看看它摆动的规律。
3.预测：猜测一下钟摆一分钟能摆动几次？
4.提问：怎么测量钟摆一分钟摆动的次数？怎样算摆动一次？
（教师演示测钟摆摆动的次数：一次、两次、三次）
5.引导思考：只花一分钟测一次行吗？再测一分钟还会是这个结果吗？
6.学生实验，完成记录单一，师巡视。
7.组织交流:对比三次测量结果，说一说你的发现。
（预设：钟摆每分钟摆动的次数是相同的）
8.小结：钟摆每分钟摆动的次数是相同的。
探索二、自制单摆在摆动时的特点——等时性
[材料准备：每组铁架台一个、棉线一根、筷子一根、铁球一个、秒表一个、记录单一份]
1.过渡：研究了计时精确的摆钟，我们也来做一个摆，它是否也有钟摆相同的特点呢？
2.出示材料，演示单摆的制作。
3.布置任务：请同学们利用上述材料做一个摆，让你的摆自由摆动起来（幅度不能过大或过小）。
4.提问：你们的摆能自由摆动起来了吗？在摆动过程中你有什么发现？
（预设：摆动的幅度越来越小了；摆动的方向会有点变化；摆动的速度越来越慢了……）
5.过渡：有同学提到他的摆在摆动过程中幅度变小了，你们有发现吗？它在连续摆动时，相同时间内摆动的次数会变吗？
（预设：有发现，摆动次数会越来越少……）
6.研讨方案：你打算怎么做去证明自己的观点？
（预设：让我们的摆一直在摆动，测出它在几段相同时间内摆动的次数，看是否相同。）
问题1：每次测多久？测几次？（预设：1分钟、测三次；1分钟太久，每10秒钟测一次。）
问题2：如何保证连续性？（预设：摆不能停，连续测4个10秒；第一次10秒后留几秒做准备，再测第2个10秒。）
问题3：如何分工？（预设：一个计时员、一个计数员、一个记录员、一个操作员……）
7.小组上台演示。
8.开展实验：学生组内实验，完成记录单；师巡视指导，汇总每组数据。
三、研讨：实验发现
1.交流汇报：分析你们组的数据，说说你的发现？
（预设：同一个摆在连续摆动时，相同时间内摆动次数相同。）
小结：同一个摆，在相同时间内摆动的次数相同。这就是摆的等时性。课件呈现资料介绍科学家伽利略和惠更斯的故事。
3.引导思考：分析表中数据，你有新的发现吗？
（预设：不同小组的摆，每个10秒钟内摆动的次数不同。）
四、拓展
1.对于实验中新的发现，你有什么问题产生？
（预设：为什么不同的摆在相同时间内摆动次数不同）
2.提问：不同的摆，为什么在相同时间内摆动次数会不同？
（预设：跟一开始的摆动幅度有关；跟摆绳的长度不同有关……）
看来这一个问题很值得我们接下去继续探究。
【板书设计】
5．机械摆钟
摆绳
摆
摆锤
摆的等时性：同一个摆在相同时间内摆动次数相同

【作业设计】
1、摆的等时性是 伽利略 （填科学家名字）发现的。摆的等时性是指
同一个单摆摆动一次的时间相等 。
小红和小军在公园里玩荡秋千的游戏。小军想知道在相同时间内秋千摆动的次数是否变化。于是他测了连续4个15秒内秋千摆动的次数。他得到的结果最可能是？（ B ）
摆动次数减少 B. 摆动次数相同 C. 摆动的次数增加
实验记录单一
活动一： 第 小组
钟摆每分钟摆动次数的观察记录
预测：机械摆钟的摆一分钟摆动 次。
第一次
第二次
第三次
次数
我的发现

实验记录单二
摆在连续时间间隔内摆动次数的观察记录
预测：相同时间内，摆摆动的次数 。（变少/相同/变多）
第1个10秒
第2个10秒
第3个10秒
第4个10秒
摆动次数
我的发现
活动二： 第 小组