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8.制作一个一分钟计时器
教科版五下《时间的测量》
单元
一、聚焦
钟摆
摆钟
怎样调节钟摆的摆动快慢？
一、聚焦
钟摆
摆钟
钟摆的摆动变成指针的转动
二、探索
垂体
摆锤
垂体摆钟
齿轮
摆锤
齿轮操纵器
垂体
长针
短针
它们是怎样联合工作的呢？
组装一个计时器
齿轮
齿轮操纵器
垂体
摆锤
挑战：
逆时针绕线
温馨小提示：
让摆锤动起来
说一说 计时器工作原理
齿轮
摆锤
齿轮操纵器
垂体
长针
短针
计时器的零部件是如何协同工作的？
谁能回答？
计时器工作原理
制作一分钟计时器
摆锤一分钟摆动多少次？
温馨提示：
①合理分工，小组合作
操作员、计时员、计数员、记录员
②★等摆正常摆动之后再计时并计数
测一测
制作一分钟计时器
比60次多
比60次少
摆锤上移
摆锤下移
摆一分钟刚好能摆60下吗？
太快，怎么调整？
太慢，怎么调整？
调一调
制作一分钟计时器
温馨提示：
①合理分工，小组合作，及时记录
②调整精准后，贴上指针和钟面
三、研讨
计时器还存在哪些问题？
可以如何改进？
你还想做怎样的计时器？
四、拓展（计时器发展史）
日晷
水钟
沙漏
四、拓展（计时器发展史）
机械摆钟
石英钟
原子钟
感
谢
聆
听
~
教学反思
“时间的测量”这一学习主题让学生在认识和“创造”（制作）各种计时工具的原理和实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，感受人类对“时间”的认知发展过程，从而加深对科学知识与工程技术关系的理解。通过前几课的学习，学生已经知道了太阳东升西落有规律，可以利用日晷计时；水流有一定的速度，可以借助水钟计时；摆的摆动快慢与摆长有关，且能制作每分钟摆动60次的摆，事物有规律的变化可以帮助我们计时。但是时钟通常都是用指针计时，更直观地展示时间变化。一分钟摆动60次的摆如何转化成指针的转动呢？整节课就是围绕着这个问题展开，让学生在任务驱动下，亲身经历一个科学探究过程，通过制作一个一分钟摆锤计时器，体会到制作精准计时器的不易。而《制作一个一分钟计时器》是学习主题的最后一课，注重制作简易摆钟的同时，对整个学习主题有一个回顾和提升。教材教学内容分为两部分，第一部分：观察齿轮操纵器。学生通过观察齿轮操纵器，探究垂体摆钟的工作原理。第二部分：制作一个一分钟计时器。了解机械摆钟的工作原理：即摆锤摆动带动齿轮操纵器，齿轮操纵器控制齿轮，同时垂体又在为齿轮产生动力。通过制作一分钟摆锤计时器，了解机械摆钟的工作原理，感受工程设计的魅力。认识人类研究和发展计时器的伟大历程，感受人类在计时技术上坚持不懈的追求和进步。让学生在体验研究计时器带来的乐趣和收获的同时，认识到科学知识必须与工程技术结合才能更好地发挥作用。
8.制作一个一分钟计时器
【教材简析】
“时间的测量”这一学习主题让学生在认识和“创造”（制作）各种计时工具的原理和实践过程中，了解人类计时仪器的发展史，感受人类对“时间”的认知发展过程，从而加深对科学知识与工程技术关系的理解。
《制作一个一分钟计时器》是学习主题的最后一课，注重制作简易摆钟的同时，对整个学习主题有一个回顾和提升。教材教学内容分为两部分，第一部分：观察齿轮操纵器。学生通过观察齿轮操纵器，探究垂体摆钟的工作原理。第二部分：制作一个一分钟计时器。
教材的设计意在让学生感受机械工程设计制作的魅力。而现有的唯一教具（由“杭州新地科教器材有限公司”研发）在设计时存在一定缺陷：1、齿轮齿数是34个；2、线逆时针绕（指针逆时针转）计时器才能正常运行，不符合实际。
如果渗透工程设计的理念，研发出不同材料的新教具，使用时除了了解结构原理，还需注意：1、齿轮操纵器与齿轮的距离需要精密计算；2、长针与短针的距离需要精密计算；3、齿轮转动方向；4、摆锤与垂体的重量比；5、计时器放置角度是否水平等。五年级学生很难在一节课时间里突破这些难点，制作出一个精准的一分钟摆锤计时器。
【学情分析】
通过前几课的学习，学生已经知道了太阳东升西落有规律，可以利用日晷计时；水流有一定的速度，可以借助水钟计时；摆的摆动快慢与摆长有关，且能制作每分钟摆动60次的摆，事物有规律的变化可以帮助我们计时。但是时钟通常都是用指针计时，更直观地展示时间变化。一分钟摆动60次的摆如何转化成指针的转动呢？整节课就是围绕着这个问题展开，让学生在任务驱动下，亲身经历一个科学探究过程，通过制作一个一分钟摆锤计时器，体会到制作精准计时器的不易。
【教学目标】
科学概念目标
了解机械摆钟的工作原理：即摆锤摆动带动齿轮操纵器，齿轮操纵器控制齿轮，同时垂体又在为齿轮产生动力。
科学探究目标
通过制作一分钟摆锤计时器，了解机械摆钟的工作原理
科学态度目标
通过了解机械钟表的原理，感受工程设计的魅力。
科学、技术、社会与环境目标
1、认识人类研究和发展计时器的伟大历程，感受人类在计时技术上坚持不懈的追求和进步。
2、在体验研究计时器带来的乐趣和收获的同时，认识到科学知识必须与工程技术结合才能更好地发挥作用。
【教学重难点】
重点：制作一个一分钟计时器，探究摆锤计时器的原理
难点：制作一个一分钟计时器
【教学准备】
教师准备：配套课件、一分钟计时器套材零件、秒表、纸质钟面和指针
【教学过程】
一、聚焦：揭示课题
上节课，我们制作了一个一分钟摆动60次的钟摆。
提问：怎样调节钟摆的摆动快慢？（预设：通过调节摆长改变摆摆动的快慢）
要把这个钟摆做成摆钟，还需要设法将摆的摆动变成指针的转动。
钟摆的摆动怎样转化成指针的转动呢？你们好奇吗？
揭题：这节课，我们用摆制作一个一分钟计时器，解开摆钟内部的秘密。
二、探索
[材料准备：一分钟计时器套材零件、秒表、纸质的指针、纸质画好的钟面、双面胶]
1、了解垂体摆钟
出示垂体摆钟图片：垂体摆钟主要用垂体的重力带动齿轮转动。
把垂体摆钟的内部结构简化，可以看成这样（出示图片），主要由这四个部分组成：垂体、齿轮、摆锤、齿轮操纵器。齿轮操纵器有长针和短针。
观看动图
提问：它们是怎样联合工作的呢？
（预设：垂体带动齿轮转动，摆锤带动摆锤计时器控制齿轮的转动）
组装一个计时器
对应结构图片，逐一出示计时器零件
要求：垂体能带动齿轮转动，摆锤和摆锤操纵器能控制齿轮转动。
提示：垂体的线逆时针绕在齿轮轴上；垂体尽量重（2个以上钩码）
学生制作
探究计时器工作原理
提问：计时器的零部件是如何协同工作的？
教师引导学生交流，分别说一说每个部位的作用：
①垂体的重力带动齿轮绕轴转动
②摆固定在齿轮操纵器上，摆锤摆动牵动齿轮操纵器
③齿轮操纵器长短针绕支轴转动
④齿轮操纵器两端倒钩：可以卡住齿轮，调节好齿轮操纵器的位置，就可以控制齿轮一次一格转动
提问：齿轮什么时候转动？什么时候被卡住？
学生再次操作并观察
（当摆摆到最左边时，短针卡；摆到最右边时，长针卡；摆摆到中间时，齿轮放一格。）
4、制作一分钟计时器
（1）测一测
一分钟计时器的要诀在于让齿轮带动指针以一定的快慢转动。
提问：一定的快慢是指？（每秒转一小格，一分钟转60小格）
（出示秒表）测一测，计时器能不能一分钟刚好转60小格。
出示活动提示，学生分组测试后汇报。
（2）调一调
每分钟转动格数大于60，怎么调整？（太快了，摆锤下调）
每分钟转动格数小于60，怎么调整？（太慢了，摆锤上调）
要完成一个一分钟计时器，还需要给它加上指针和钟面。
提问：指针贴在哪里？（齿轮转动轴上）钟面贴在哪里？（摆的另一面）
出示活动提示，学生调试后，贴钟面和指针。
三、研讨
交流：一分钟计时器制作成功了吗？还存在哪些问题？可以如何改进？
（预设问题：不能长时间持续工作；手持太累；角度不对很容易停止；指针转一圈不是一分钟等）
小结：制作一个计时器不仅需要精心的设计，选择适当的材料，还需要先进的科学技术和工艺。
提问：如果技术和条件成熟，你还想要做一个怎样的计时器？
学生交流
拓展
随着社会的发展，做事效率的提高，人们越来越需要时间的准确计量，从而不断地发明创造出更精准的计时器，我们一起了解一下计时器的进化史。
播放视频了解计时器进化史
师总结：现在，研究人员利用激光镊子操纵单个原子的技术，研发出了一种比普通原子钟更精准的光学原子钟。每一个计时器的诞生都不简单，越来越精准的计时器离不开日益发展的科学技术和制作工艺，在生活中我们不仅要善于观察和思考，还要利用所学的知识去创造。
【板书设计】
制作一个一分钟计时器
一分钟计时器：齿轮操纵器 摆锤 齿轮 垂体
【作业设计】见课后习题
活动记录单
第（ ）组 记录人：
一分钟摆动次数 措施（摆锤上调或下调）
初始
第1次调整后
第2次调整后
第3次调整后
第4次调整后
第5次调整后
课后习题
1、在垂体摆钟的主要部件中，能起到限制齿轮转动作用的是（ ）。
A.垂体
B.摆锤
C.齿轮操纵器
2、在垂体摆钟的主要部件中，能起到带动齿轮转动作用的是（ ）。
A.垂体
B.摆锤
C.齿轮操纵器
3、下列计时工具中，精确度最高的是（ ）。
A.机械摆钟 B.石英钟 C.原子钟
参考答案：
1. C
2. A
3. C
