3.5机械摆钟 教案

5 机械摆钟
【教学目标】
科学概念
同一个单摆，每摆动一次所需要的时间是相同的，根据单摆的等时性，人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。
过程与方法
1．重复观察和测量摆钟每分钟的摆动次数。
2．动手制作一个单摆。
3．观察和测量在相同时间内摆动的次数。
情感态度价值观
1．理解重复实验的意义。
2．发展对计时工具研究的兴趣。
【养成教育训练点】
1．培养学生的动手实践操作能力。
2．培养学生认真细致的观察习惯。
3．培养学生对计时工具研究的兴趣。
【教学重点】
动手制作一个单摆并观察和测量单摆在相同时间内摆动的次数。
【教学难点】
相同时间间隔内摆摆动次数实验方法的正确理解和操作；通过观测理解摆的等时性。
【教学准备】
教师：大摆钟，数据汇总表，课件
学生：螺帽一个，摆绳一根，铁架台一个，记录单，秒表
【教学过程】
一、教学引入
1．前几节课我们认识了哪几种古老的计时方法？（太阳钟、水钟等。）还有很多类似的计时方法，如：一柱香、一个沙漏等等。虽然像日晷、水钟以及燃油灯钟、沙漏等一些简易的时钟，可是只能知道大概的时间，所以聪明的古人并没有停止过思考，他们在不断创造，终于发明了一种更精确的计时工具——机械摆钟 （课件）， 摆钟的出现大大提高了时钟的精确度。（板书课题：机械摆钟）
2．以摆作为振动系统的钟称为摆钟。通常都有报时功能，所以又称为自鸣钟。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。请同学们快速阅读课本P68资料库中《教堂里的“摆”》，简要说明伽利略是怎样发现摆的规律的？
二、观察钟摆
1．师出示摆钟
摆钟计时为什么可以这么精确呢？ 我们来观察一下吧。
（出示机械摆钟）
2．观察并思考：摆钟是怎样来计算时间的？小组内可以轻声交流一下。
学生猜测：摆1次大概1 秒钟吧。钟摆就是摆钟的秒针吧？……
师：（介绍）我们一起来看看庐山真面目，上面是一个钟面，下面是一个钟摆。请你仔细观察钟摆，有什么发现？
（摆一直不停地在运动；摆的下端是圆圆的，上面比较细）
师：你真会观察！这个圆圆的我们称它为“摆锤”，上面细的部分成为“摆绳”。（认识摆的组成：摆绳、摆锤）
师：这个摆跟时间有什么关系吗？（一秒钟摆一次）
3．师：你觉得这个摆一分钟能摆多少次？ 学生猜测。
4．怎么知道我们的猜测对不对呢？我们来一起数一下，老师也计时，你们默数哦。开始——停。几次啊
（学生回答后，请他说说是怎么数的，怎样算一次；再请一个同学：你来说说看？）
一般人们把左右来回算一次，也就是从左边开始到右边再到左边算一次。老师刚才看到有同学在用手指帮忙，（师演示）现在我们再来试一次，看看摆1分钟到底摆几次？老师计时，学生数。几次啊？（60次）科学家在研究的时候总是喜欢通过重复实验让自己的发现更有说服力，我们也再来做一次，好吗？老师计时，学生数。几次？（60次）
5．谁来说说你有什么发现啊？（预设：每次摆摆动的次数都是相同的，都是60次。）
是啊，同一个摆，每分钟摆动的次数一样。这个摆钟的摆每分钟摆动60次，也就是一秒钟正好摆动1次。现在你知道为什么摆钟不用秒针了吧？钟摆也叫秒摆。
三、观察老师的摆
1．老师也做了一个摆，把线的一端系在螺帽上，另一端系在铁架台上，这样就做成了一个简单的摆。这个摆每分钟也会摆动60次吗？我们来测一下。测的时候要注意：①摆线自然拉直，听到口令后轻轻放开，千万不能推一把；②摆的角度不能太小，也不能太大（别超过90度）。
我请一个同学来帮忙计时，其余同学自己在心里默数。我们发现这个摆一分钟摆了（）次，说明不是每一个摆都是一秒钟摆一次的。
2．同学们，为了准确，我们再测一次，这次在数的过程中要求仔细观察一下摆在摆动的时候有什么变化吗？
（预设：摆动的幅度越来越小了，摆的方向偏了，摆的速度越来越慢了。）
同学们发现的真不少，是不是在摆动过程中，摆真得摆得越来越慢了呢？你有什么好方法进行研究呢？”
3．学生设计方案。
4．同学们的方法到底行不行呢?我们还是做实验来检测吧！
四、观察我们的摆
1．刚才，我们只观察了两个摆，还不能下结论，我们自己来制作一个单摆试试看。
2．学生根据铁架台、棉线、镙帽，自制一个摆。
3．实验时有什么需要注意的吗？
课件温馨提示：
①这个实验的时间把握很难，一定要集中注意力。
②如何记时和分工比较好？组内讨论好之后来领器材。
③实验完成之后把数据拿上来汇总。
4．学生实验，教师巡视，同时在投影仪下的记录单上填写。
摆动次数的现象记录 第（ ）小组

0-10秒
10-20秒
20-30秒
摆动次数（第一次）
摆动次数（第二次）
摆动次数（第三次）
平均摆动次数
我们小组的发现：同一个摆在自由摆动过程中，相同的时间内摆动的次数 （会变或不变。）
5．汇报交流：说说你的发现，纵向看，你们小组有什么发现？（我们的摆在每个10秒里摆动的次数基本上一样。
是啊，这就是单摆的等时性。伽利略是第一个发现单摆具有等时性特点的科学家。人们根据单摆具有等时性的特点，于是就制成了摆钟，这样使时间的计量误差更小了。比起太阳钟、水钟等计时工具，摆钟的计时就更加精确了。）
横着看呢？你又有什么发现？（不同的摆，每10秒中内摆动的次数并不相同。）
五、拓展
不同的摆在相同的时间内的摆动次数是不一样的，那么，到底是什么因素影响摆的快慢呢？下节课我们一起再来研究这个问题。（如果有时间的话也可以让学生试着分析一下。）
【板书设计】
5. 机械摆钟
钟面
摆 摆锤
摆绳
同一个摆钟的摆，相同时间里摆动的次数相同
【教学反思】今天是学生第一次接触摆。在课前先由前面的太阳光影计时、滴水计时等计时方式来引入。教材中有两个实验，一是单摆在1分钟的时间里摆动几次。在实验前，首先告诉孩子们，怎么来数摆的次数。这个细节，不是啰嗦，而是一个很重要的，会影响实验速度和数据准确性的重要因素。事实证明，在后面的数次数上没有出现问题。第二个实验是每10秒钟为一个时间段，数出每个时间段的摆动次数。这个实验可不那么容易操作。需要计时的和数次数的同学通力合作，对同伴之间的合作的默契要求比较高。对于连续计数学生还不是太明白，所以我先让他们交流得出了这个实验中需要注意的地方：计时的要及时地告知每个时间段的分界点，比如“开始”、“10秒”、“20秒”等。其他组员合理分工，对各时间段的计数做到各负其责。最重要的是，每个成员要恪守职责，做好自己分内的工作。这样会使实验效率得到提高。