4.3证明地球在自转 教案

《证明地球在自转》教学设计
教学目标
【教学目标】
1．科学概念?
知道摆具有保持摆动方向不变的特点，摆动方向偏转是一种由于参照物不同带来的现象。
知道所选参照物不同，看到的现象不同。
知道地球自转是可以感受到的。
2．过程与方法?
通过实验1，探究摆的摆动方向不变的特点。
通过实验2，模拟地球自转，理解“傅科摆”的原理。
3．情感态度价值观?
?? 善于与他人合作。
?? 能够大胆猜测，表达自己的想法。
?? 有意愿和兴趣探索更多的地球自转带来的神奇与奥秘，做生活中的有心人。
2学情分析
【学情分析】
（1）认知储备：五年级的学生，可以通过书籍、电视和网络， 学生对地球自转带来的自然现象也有一定的认识，对地球运动充满了好奇和疑惑，本课内容也能激起学生探究地球及其运动的兴趣。在上一单元对“摆”这个实验装置有一定的认识。
??? （2）存在不足：要让学生找到地球自转的证据，难度很大，对地球自转带来的现象的解释不会很完整和严密。学生在操作实验方面存在较多的问题，如模拟实验时设计实验方案的意识、实验操作过程的分工合作及正确操作的方法等。
3重点难点
【教学重难点】
重点：知道摆具有摆动方向不变的特点,了解生活中地球自转带来的现象。
难点：理解“傅科摆”能够证明地球自转的原理，同时，讨论模拟实验方案也属难点。
【难点的突破】???
傅科是用一种特殊的摆来进行实验的。特殊性在于这个摆的摆长是60余米的纤细金属丝，摆锤是一个重27千克的铁球。选用较长的金属丝，是为了让摆动的时间达到足够的长;选用较重的摆球，是为了增加摆本身的惯性和动量，同时防止空气的流动对实验的影响。鉴于此，一般的学校是没有一个较高的且可封闭的室内环境来做一个傅科摆实验的。
难点一：不能做傅科摆，但不妨碍学生理解傅科摆的原理。由于教材上提到的实验器材，用一个圆盘的一点来支撑铁架台来做实验中的旋转平台，很难保证铁架台在旋转过程中的平稳。鉴于此，选用木板、铁丝、一个微波炉底盘支架来做一个旋转平台，让摆摆动起来后，旋转底盘，学生很容易看到摆动方向在底盘旋转过程中大致不变。
难点二：傅科在日常生活中的发现：摆动方向偏转。我们很难在短时间内通过实验来发现。联系第一个实验，底盘转动就好比地球自转。如果人跟着底盘转动，就好比地球自转带动地球上的人也在跟随地球转动一样。由此想到，在第一个实验的基础上设计第二个实验活动，引导学生发现底盘转动恰恰就模拟了地球自转，再让全体学生跟随“地球”转动来感受是位置的变化，让我们观察摆动方向的视角改变，而并不是摆的方向本身的改变。这样来突破难点，揭示课题。
4教学过程
4.1.1教学活动
活动1【导入】一．谈话导入。
同学们，在浩瀚的宇宙中，有数不胜数的星球。其中，有一颗神奇而美丽的星球，那就是——（地球）。板书：地球。
1.有关地球的运动，同学们有哪些了解？
生谈对地球运动的认识。相机板书：地球在自转。
（问：同学们亲眼看到过地球自转吗？）
2.追溯历史，导入课题。
在科技发达的今天，我们可以通过人造卫星观测到地球自转。其实，早在几百年前，波兰天文学家哥白尼在他的“日心说”中就已经提出地球在自转。但在当时，人们还不能接受这个观点，因为没有人亲眼看到地球在自转。直到一百多年前的1851年，法国的一位物理学家——傅科，在家中研究摆的规律时，意外地发现了证明地球自转的方法。同学们，如果没有人造卫星，我们可以怎样来证明地球呢？这节课，老师就带大家跟随傅科的脚步，利用我们手中的器材来证明地球在自转。（板书课题）
【设计意图：从学生已有的知识储备来开课，有助于学生明确学习目的，激发学习兴趣，让学生的好奇心被激发。好奇心是学习的内在动机之一、是学生寻求知识的动力。这样的好奇心，有助于激发学生探究的欲望，让他们在“像科学家那样进行科学研究”的期待中开始学习，学生的思维也处于积极的状态中。】
(板书：摆)
活动2【活动】二．探寻摆的摆动方向的特点。
1．摆与证明地球自转有什么关系呢？我们先来研究摆动方向。介绍摆及摆动方向。细线就是摆的摆长，小重物就是摆锤。
2．猜测：现在我轻轻拉动摆锤，再松开手，摆就摆动起来，看看方向。如果老师慢慢地旋转底盘，摆动方向会改变吗？用什么办法找答案？
【设计意图：对于“摆”，学生并不陌生。这里采取不示范实验操作的方式进一步激发学生的探究欲望。】
生答：做实验。
师：动手做是好的科学素养。五年级的孩子应有很好的实验素养。
3．实验验证：
（1）引导学生讨论实验步骤及注意事项。
【设计意图：小学科学重在培养学生良好的科学素养。本环节注重引导学生探讨实验方案，培养学生良好的实验素养。】
我们的这个实验是：探寻摆动方向的特点。实验之前应该明确什么？实验过程中又要注意步骤，既然是观察摆动方向，那么首先要让摆摆动起来。这里咱们都先让摆指向组长摆动。（课件出示：底盘上有一个红色箭头，先让箭头对准一名组长，拉动摆锤到红色圆圈的位置，不能超过红色圆圈——松手。）
如图：
旋转底盘要注意：缓慢平稳。
课桌上最下面的木板就是用来保持平稳的。到底要多慢呢？这里老师给大家提示：就像秒针走动的速度，请看大屏幕：我们逆时针旋转底盘。示范到180度的地方。慢慢地让底盘逆时针转动90度后，停止转动，这个时候不能让摆停止摆动，观察方向：还是不是指向组长。作好记录。同样的方法，继续转动到180度，记录方向还有没有指向组长，最后回到原点，再看方向指向组长没有。
???? 关于实验中的操作及任务，同学们还有没有不明白的？
【设计意图：这个实验很受条件限制，只有尽可能地缓慢、平稳地旋转底盘来确保实验结果的准确性。在实验操作过程中培养学生严谨的科学态度。】
（2）老师提示实验要求。请小组长协调记录员、监督员，合作完成本次实验并作好“表一”的记录，给大家的时间是5分钟。开始实验。（课件出示：实验提示）
??? 师口头提示：试验中，操作无限到位，细节无限精美，结果无限精彩！
【设计意图：学生实验中的操作、小组合作意识、时间观念，都是科学素养，应贯穿于实验的始终。】
（3）学生实验。
4．小组汇报，得出结论：摆动方向不变? （板书：摆动方向不变）
师：通过刚才的实验，我们得出摆动方向不变这一结论，这也是傅科在多次实验以及后来很多科学家的研究结论。
【教学评价：《标准》明确规定了《科学》以培养学生的科学素养为宗旨，因此在教学内容上注重学生多方面素养的培养，学生动手操作，在实验探究活动中建构科学概念从而培养学生良好的实验素养。】
5．在这个实验中，哪些物体在动，哪些物体是不动的？?? 生交流汇报：课桌、我们没有动；底盘在旋转等。6．摆具有保持方向不变的特性是相对于什么来说的？7．是的，摆动方向不变是以课桌这个认为不动的物体来说的，这个认为不动的物体我们称为参照物。那么什么是参照物呢？请看大屏幕——8．我们研究宇宙单元有很多地方都会用到参照物，同学们能举出生活中有关参照物的例子吗？并作出解释。生交流汇报：坐车、向前跑所看到的周围景物会后退等。师小结：一个物体的运动情况，要看以哪个物体为参照物来说。所选参照物不同，看到的现象不同。
【设计意图：学生实验验证摆动方向不变这一特性后，用所选参照物不同来作出解释，并用生活中的例子让学生认识到所选参照物不同，看到的现象不同。为下一环节理解傅科摆的原理做好铺垫。】
活动3【讲授】三．提出假设，大胆猜测。
1.科学是来源于生活的。在刚才的实验中，如果换个参照物，摆动方向会变吗？你能提出哪些假设呢？在小组里讨论讨论。
? ??生小组讨论，汇报交流。
2.师相机出示：在地球上立一个巨大的摆，过一段时间后，摆动方向会怎样呢？生猜测。
【设计意图：借助生活中的相关例子，让学生在“提出问题、作出假设”的思维训练中，已有的认知产生冲突。】
3.怎样来验证我们的猜测呢？（做实验）我们能直接拿地球来做实验吗？这样的实验叫做：模拟实验。我们应该用什么来代替地球？怎样来模拟地球自转呢？
? ???生小组讨论模拟实验方案
4.师相机出示模拟实验方案：把旋转底盘当作地球，并跟随底盘转动来模拟地球自转。注意：我们转动的快慢、方向要与底盘一致。这样就模拟了我们在地球上这个事实。板书：我们在地球上
【设计意图：引导学生在猜测的基础上进行理性推理。要在模拟实验中明显地看到摆动方向偏转，只有将时间大大缩短。因为我们感觉不到地球的自转，那么就用推动地球（底盘）转动的办法来实现地球自转。这样，模拟实验中的难点迎刃而解。】
活动4【活动】四．模拟地球自转，再看摆动方向。
1.接下来，我们就跟随地球转动，再来看看摆的摆动方向。
（1）4人示范?????????????
提示：为了便于观察，我们转动幅度稍大一点，转动90度，也就是地球自转6个小时后看到的摆动方向。并且跟着老师的节奏来移动步子，一拍移动一拳头的距离。现在请4个同学给大家演示，其他同学在下面认真观察上面这个小组有什么变化了？
（4人模拟地球自转）
问这组同学看到的结果，（方向变了）再问全体同学，（方向没变）那你们想不想来做这个模拟实验？
（2）下面的学生感受方向“偏转”，作好“表二”的记录
???? 4人不回，就在上面看看各小组摆的摆动方向以及各小组发生的变化。
（全体起立，面对地球站好，请大家就转到你右边的第1个位置。各小组请1名小组长让摆摆动起来，大家都看看现在的摆动方向。如果都准备好了，请各小组长慢慢推动地球，请随着老师的节奏转动起来……停！原地不动。）
2.问：摆动方向变了吗？（变了）请原地坐下。板书：看到摆动方向偏转。问上面的同学：你们看到的摆动方向变了吗？（没变）你们4人请回。
【设计意图：本环节是学生对作出的猜测进行验证，是建构新的认知结构的关键环节。模拟实验中，有意识地将学生分成了两个集合，跟随地球转动的一组感受摆动方向的偏转，座位上的同学则是感受地球的转动。再分别追问两个集合的学生看到什么变化，来帮助学生看清现象与本质，理解摆动方向变与不变的真正原因，让学生的思维发展有梯度，培养学生多角度思考问题的思维习惯。】
3.小结：同学们，回过头来看看，我们刚才的猜测已经得到了证实：在地球上立这样一个摆，过一段时间后，摆动方向会发生偏转。那么，偏转这个现象可以证明地球自转吗？
【教学评价：让学生在“你转我看”“我转你看”的角色转换中进一步体验地球自转带来的变化，从而追根溯源，即摆动方向的偏转正是由于地球自转所致。】
活动5【练习】五．再现傅科生活中的实验。
1.我们今天的探究与一百多年前傅科在生活中发现的现象是吻合的。让我们走进傅科这个生活中的实验，一起来看看傅科的发现。
播放视频
2.傅科在实验中发现了什么现象？
??? 生:沙面上留下了很多条痕迹。
??? 如果，沙面上只留下一条痕迹，会是什么情况导致的？（摆动方向不变，地球不转动）
如果，地球自身不转动，沙面上留下的痕迹只有一条；而现在沙面上留下了这么多条痕迹，这什么原因导致的？（地球自转）反过来，也就是说摆动方向在沙面上的“偏转”，就说明了——（地球在自转）。
4.小结：原来，傅科就是利用摆的摆动方向的“偏转”来找到地球自转的证据的。他的这个摆摆长有60多米，摆锤重达27千克。这样的摆受外界干扰小，而且能长时间摆动，有利于观察。这个摆就叫做傅科摆。在当时，傅科摆就有力地证明了地球在自转。（板书：傅科摆）
同学们，把我们今天不断探究得出的结论读出来吧！
傅科摆在沙面上指向的变化就是由于地球自转引起的。反过来说，傅科摆方向的“偏转”就有力地证明了地球在自转。
【设计意图：借助傅科当年的实验让学生作一步的验证推理，训练学生的逻辑思维能力。判断一个探究活动是否成功，关键要看它能够在多大程度上促使学生不断地去思考，去判断，去推理，去验证。】
活动6【作业】六．拓展。
1.同学们，今天我们利用傅科摆找到了地球自转的证据。在我们的生活中，你有没有发现地球自转的证据呢？
（生自由说发现，师相机出示相关视频。）
相机引导学生对昼夜交替现象作出解释。
小结语：实际上，我们是可以观察到地球自转的。白天，在阳光下，你会发现地面上的影子在慢慢地移动。从窗户射进来的阳光也会缓慢地在地板上移动。早上，太阳从东边升起，傍晚又从西边落下；晚上月亮从东边升起，早上又从西边落下……通过这些现象，我们就可以感受到地球的自转了。其实，这都是由于生活在地球上的我们，因为地球自转，让我们在宇宙空间的位置发生了变化而看到的现象。这不也是地球自转的证据吗？
2.课堂总结：其实，科学离我们并不遥远，只要留心去看一看，用心去想一想，你会发现科学就在我们身边。
【设计意图：这一活动要求学生继续对昼夜交替现象的产生进行解释和修正。当学生掌握了一定的知识之后，对已有概念或印象进行回顾有助于思维的发展和认知水平的提升。通过本课的学习，学生对昼夜交替现象的产生更加明晰，认识、思维都得到了发展。】
最后，有一句话，想和大家分享，请看大屏幕（出示科学名言），读出来吧！（没有大胆的猜测，就做不出伟大的发现。——牛顿）
【设计意图：本课中学生学到的科学思想与研究方法是为今后的学习开启的一盏指路灯。用科学家的名言来结束本课是与开课的一个呼应，更是在对学生寄予科学精神培育的同时，寄予科学文化的浸润。】
【教学评价：一堂科学课，不仅仅是要教给学生基础知识和基本技能，对科学概念和规律的掌握与理解，还应该包括学生的科学情感、态度与价值观、科学探究的方法与能力、科学的行为与习惯等方面的变化和进步。】