2.2. 钟摆的秘密 教学设计
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文档简介
钟摆的秘密
【设
计
者】
【教学内容】义务教育课程标准实验教课书大象版《科学》五年级上册第二单元《时间的脚步》第二课《钟摆的秘密》。
【内容分析】
《钟摆的秘密》是《时间的脚步》单元的第二部分内容。本节课的认知目标是探索科学，二级目标是能对收集到的众多资料和数据进行分析和整理；教材安排了观察与分析摆钟是怎样工作的？摆在摆钟里起什么作用？本节课旨在通过学生反复实验探究去发现和掌握钟摆的运动规律，要求学生能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据。然后实验探究摆速与摆线和摆锤的关系，总结实验结论；并能用已学过的知识解决实际问题。整个教材的安排凸显了让学生亲身经历科学探究的过程，探索出科学的奥秘，并运用知识进行设计与制作。因此，探究摆的快慢与哪些因素有关，并亲历科学探究的过程确定为重点。
【学情分析】
在之前的科学学习过程中，同学们已经学习过《精确时间的步伐》、通过收集资料了解了各种各样的计时器，并会按照一定的标准对钟表进行分类；还通过钟表展示会的形式进行了交流。在科学课上，学生已经具备进行简单的实验的能力，并会对实验的合理性做出解释。本节课的实验属于对比实验，实验的条件要求比较严格，要做好这个实验来探究影响摆的快慢的因素有一定的困难。因此，本节课的难点是学会在探究过程中通过控制变量来进行对比实验。
【学习目标】
1、借助课件和老师的演示，会说出摆的各部分名称；通过师生共同合作、观察、交流，发现并总结出摆的等时性，体会摆在摆钟中的重要作用。
2、通过观察数据和摆，能对影响摆快慢的因素提出猜想，能根据猜想，运用“控制变量”的方法设计对比试验，搜集影响摆快慢的证据，通过选择、分析有效的数据作为证据，进行验证并得出结论；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。提高实验能力和归纳概括能力。
3、能运用所学知识的相关解决生活中的问题，体会科学就在我们身边。
教学重难点
重点
运用“控制变量”的方法设计对比试验，搜集影响摆快慢的证据，通过选择、分析有效的数据作为证据，进行验证并得出结论
难点
体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。
【教具准备】直尺、自制的摆、秒表、实验报告单、钩码、线、支架等。
【评价设计】
1、通过提问：“你能指出老师手中这个摆的摆线和摆锤吗？”和“结合你们记录的数据，你能回答‘同一个摆在相同的时间内摆动的幅度是否相同吗’这个问题”检测目标1，预计达标率为90%以上。
2、通过提问问题：“摆的快慢到底与什么有关？”、巡视、观察学生做实验的过程以及记录表、提问汇报实验方案和实验结论检测目标2，预计达标率为90%左右。
3、通过提问问题：“要想让小小荡得快，你会怎样做？”检测目标3，达标率为90%以上。
【设计意图】按照“问题------猜测------验证------结论”的思路进行教学设计。既要充分运用学生已有的知识和经验，又要让事实说话，不惟经验，让学生形成尊重事实的观念。在研究过程中，要注意培养学生认真，细致的合作研究态度，指导他们根据自己的假设，控制好变量与保持不变的量，收集好每一次实验的有效数据，并分析数据获得科学结论。
【学习过程】
一、故事激趣、引入新课
师：在上一节课，我们认识了各种各样的钟表，这两个是什么？（摆钟）你想不想知道摆钟是怎么发明的？
其实很简单，它是伟大的科学家伽利略，（大屏幕出示伽利略图片）根据吊灯的摆动，利用一根绳子和一个重物，通过观察、研究，发明了摆，并且发现了摆的许多秘密。后来，科学家惠更斯，在摆的基础上发明了摆钟。从此人们有了较为精确的计时工具。同学们，伽利略到底发现了摆的哪些秘密呢？想不想知道？今天我们就来做一个小小的科学家，一起走进摆的世界去研究《钟摆的秘密》。
板书课题：钟摆的秘密
二、观察认识、介绍单摆
1、师：要想知道它的秘密，首先我们要来认识一下这个神秘的朋友---摆。请同学们观察：摆钟的内部构造（图片展示）摆是摆钟中重要的部件之一，由摆臂、摆锤组成。摆钟正是靠摆的摆动行走的。
2、出示老师手中的摆：指出摆臂和摆锤，这条摆线相当于摆臂，下面这个圆球相当于摆锤。
3、老师组装一个摆：演示如何数摆动次数。
师：怎样让摆自由摆动起来呢？我们将它固定在支架上（演示），我们要手拿摆锤，摆线拉直，轻轻一松，不要用力推，这样摆就能自由的摆动。如果碰到支架，还能继续吗？必须重新开始。摆摆动的幅度叫做“摆幅”（演示摆幅）。那怎样算摆动一次呢？摆出去，再回来，往返一次，回到起始位置叫摆动一次。下面我们数一数10秒钟这个摆能摆动多少次。
师：听清楚要求：开始时就数，听到停，就要立刻停下来，最后一次摆如果没回到起始位置，这一次还算不算？（师计时，生数数）
三、提出假设
设计方案
（一）发现问题
1、让学生也来制作一个摆的装置。
师：猜一猜：如果再摆10秒，摆动的次数是否还是11次呢？如果多做几次，同一个摆在相同的时间内摆动的次数是否相同呢？（出示）到底相同还是不同呢？下面就让我们通过实验验证吧！
以小组为单位，运用手中的材料，任选其中一个砝码做摆锤，模仿摆的样子先动手制作一个摆，一会儿老师和大家一块儿实验，比一比哪一组最先做好。
师：每一组要合理分工，一人记录数据，一人操作，每组成员共同数数，我来计时，连做三次，每次20秒钟，我们研究的既然是同一个摆，那么三次实验中摆线的长短和摆锤等这些条件能变吗？操作的同学注意，你的动作要和我的口令一致。
2、各小组汇报结果，师随时板书。
3、师：根据你们记录的数据，现在能回答这个问题吗？其他组同意吗？
4、师：观察每一组数据，我们发现：同一个摆在相同时间内摆动的次数相同。这其实就是摆的等时性（板书）。人们正是运用了摆的等时性制作了摆钟。因此，摆在摆钟中起着控制核心的作用。
（有的组3个结果都是一样的，有的组有两个结果是一样的。这是我们平时实验中不可避免的误差，其实不光是我们，连科学家们做实验也避免不了误差。虽然避免不了，可我们能尽量减小，我们会做3遍或者更多次的实验求平均值。）
6、观察发现并提出问题：同是20秒，为什么有的组摆得次数多，有的组少呢？说明摆的速度不一样，有的快、有的慢。请大家结合这些数据和你们做的摆大胆猜想一下：摆的快慢到底与什么有关呢？
（二）提出猜想
1、学生讨论并提出猜想。
2、学生汇报，师即时板书，呈现学生的观点。
摆绳的长短有关？
摆锤的轻重有关？
摆幅的大小有关？……
看来，大家认为摆的快慢与这几个因素有关。
3、怎么知道我们的猜想是否正确呢？就来用实验证明吧!
（三）设计方案
1、师：为了保证实验结果的科学性，当场分实验任务，（每种猜想都有两个组验证）。在做实验之前，我们必须要作一个计划，要想真正找出影响摆快慢的因素，只能改变这其中的任意的一个条件，保证其它条件都相同。比如说：要验证摆的快慢是否与摆线的长短有关，需要改变条件的是：摆线的长短，不变的条件是：摆锤的轻重和摆幅的大小。同样，要验证摆的快慢是否与摆锤的轻重有关，需要改变条件的是？不变的条件是？（学生回答）
2、制定研究计划交流实验方案（出示三个问题）。
师：请每组按分配的实验任务，交流这三个问题，也就是你们的实验计划，一会儿请小组代表汇报。（强调不要动实验器材）
3、汇报实验方案：根据这三个问题汇报方案并强调注意事项：
（为了保证结论的正确性，如果验证的是猜想1：三次试验摆线的长短至少要相差5厘米，三次试验顺序：摆线要由短到长或由长到短。
如果验证的是猜想2：三次试验顺序：摆锤的重量要由轻到重或由重到轻。
验证猜想1和2时，要保证摆幅相同，每次拉的高度要基本相同。）
4、强调实验的注意事项：在实验时应该注意什么呢？（直接出示）
（1）控制好变量和不变量，变化的条件只有一个，其它条件都一样。
（2）按照分工，相互合作，认真数数及时记录，并填写我的发现。
（3）各组要小声交流，以免影响他人。
（4）完成试验后要有序整理实验器材。
5、利用控制变量法设计对比实验
钟摆的秘密
猜想：摆的快慢与什么有关？
我们组的猜想是：摆的快慢与
有关
摆的研究实验记录单（1）
第
组
保证摆锤重量不变、摆幅大小不变
摆线长度
（
）厘米
（
）厘米
（
）厘米
每20秒摆动的次数
我的发现：
钟摆的秘密
猜想：摆的快慢与什么有关？
我们组的猜想是：摆的快慢与
有关
摆的研究实验记录单（2）
第
组
保证摆线长度不变、摆幅大小不变
摆锤重量
（
）克
（
）克
（
）克
每20秒摆动的次数
我的发现：
钟摆的秘密
猜想：摆的快慢与什么有关？
我们组的猜想是：摆的快慢与
有关
摆的研究实验记录单（3）
第
组
保证摆线长度不变、摆锤重量不变
摆幅大小
小
较大
大
每20秒摆动的次数
我的发现：
三、实验探究
总结汇报
1、学生分组进行实验，教师巡回指导。
2、记录测量的数据。
3、整理数据并分析，在小组内得出初步结论。
4、小组汇报实验记录及结论，师板书：
摆的快慢与摆幅、摆锤重量无关，与摆线的长短有关。摆线越长，摆的速度越慢；摆线越短，摆的速度越快。
重点对摆的快慢与摆线长度有关详细说一说：指着数据正着说说，倒着说说。
5、小结：刚才大家的努力下，我们发现了：同一个摆在相同的时间内摆的的次数相同；摆的快慢与摆幅、摆锤重量无关，与摆线的长短有关。摆线越长，摆的速度越慢；摆线越短，摆的速度越快。
四、走进生活，拓展应用
1、用所学知识解释身边的常见现象：
同学们真了不起，通过刚才的实验，发现了摆的那么多秘密，其实在我们的生活中就有类似摆的现象：（出示）
壮壮和小小玩同一个秋千，他们规定：每人都玩1分钟，不许有人推，也不许蹬地，只能自己自由的荡。
壮壮说：“我重，我荡的快！”
小小说：“我轻，我荡的快！”
你认为他们谁荡得快？为什么？
要想让小小荡的快，你会怎么做?
2、课后设计比赛：每个小组设计一个1分钟摆动60次的摆。
五、全课总结，体验收获
通过这节课的学习，你都发现了摆的哪些秘密呢？这节课同学们能够大胆猜想、用于探究，不但发现了摆的秘密，还能学以致用。在今后的生活中，只要大家善于发现问题、提出问题、善于合作，就能让科学走进我们的生活，真正为我们的生活服务！
六、板书设计
：
钟摆的秘密
?????
??
同一个摆在相同时间内摆动的次数相同——-摆的等时性
与摆幅的大小
无关
摆摆动的快慢
与摆锤的轻重
无关
（控制变量法）
与摆线的长短
有关
——
摆线越短，摆速越快
【设
计
者】
【教学内容】义务教育课程标准实验教课书大象版《科学》五年级上册第二单元《时间的脚步》第二课《钟摆的秘密》。
【内容分析】
《钟摆的秘密》是《时间的脚步》单元的第二部分内容。本节课的认知目标是探索科学，二级目标是能对收集到的众多资料和数据进行分析和整理；教材安排了观察与分析摆钟是怎样工作的？摆在摆钟里起什么作用？本节课旨在通过学生反复实验探究去发现和掌握钟摆的运动规律，要求学生能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据。然后实验探究摆速与摆线和摆锤的关系，总结实验结论；并能用已学过的知识解决实际问题。整个教材的安排凸显了让学生亲身经历科学探究的过程，探索出科学的奥秘，并运用知识进行设计与制作。因此，探究摆的快慢与哪些因素有关，并亲历科学探究的过程确定为重点。
【学情分析】
在之前的科学学习过程中，同学们已经学习过《精确时间的步伐》、通过收集资料了解了各种各样的计时器，并会按照一定的标准对钟表进行分类；还通过钟表展示会的形式进行了交流。在科学课上，学生已经具备进行简单的实验的能力，并会对实验的合理性做出解释。本节课的实验属于对比实验，实验的条件要求比较严格，要做好这个实验来探究影响摆的快慢的因素有一定的困难。因此，本节课的难点是学会在探究过程中通过控制变量来进行对比实验。
【学习目标】
1、借助课件和老师的演示，会说出摆的各部分名称；通过师生共同合作、观察、交流，发现并总结出摆的等时性，体会摆在摆钟中的重要作用。
2、通过观察数据和摆，能对影响摆快慢的因素提出猜想，能根据猜想，运用“控制变量”的方法设计对比试验，搜集影响摆快慢的证据，通过选择、分析有效的数据作为证据，进行验证并得出结论；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。提高实验能力和归纳概括能力。
3、能运用所学知识的相关解决生活中的问题，体会科学就在我们身边。
教学重难点
重点
运用“控制变量”的方法设计对比试验，搜集影响摆快慢的证据，通过选择、分析有效的数据作为证据，进行验证并得出结论
难点
体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。
【教具准备】直尺、自制的摆、秒表、实验报告单、钩码、线、支架等。
【评价设计】
1、通过提问：“你能指出老师手中这个摆的摆线和摆锤吗？”和“结合你们记录的数据，你能回答‘同一个摆在相同的时间内摆动的幅度是否相同吗’这个问题”检测目标1，预计达标率为90%以上。
2、通过提问问题：“摆的快慢到底与什么有关？”、巡视、观察学生做实验的过程以及记录表、提问汇报实验方案和实验结论检测目标2，预计达标率为90%左右。
3、通过提问问题：“要想让小小荡得快，你会怎样做？”检测目标3，达标率为90%以上。
【设计意图】按照“问题------猜测------验证------结论”的思路进行教学设计。既要充分运用学生已有的知识和经验，又要让事实说话，不惟经验，让学生形成尊重事实的观念。在研究过程中，要注意培养学生认真，细致的合作研究态度，指导他们根据自己的假设，控制好变量与保持不变的量，收集好每一次实验的有效数据，并分析数据获得科学结论。
【学习过程】
一、故事激趣、引入新课
师：在上一节课，我们认识了各种各样的钟表，这两个是什么？（摆钟）你想不想知道摆钟是怎么发明的？
其实很简单，它是伟大的科学家伽利略，（大屏幕出示伽利略图片）根据吊灯的摆动，利用一根绳子和一个重物，通过观察、研究，发明了摆，并且发现了摆的许多秘密。后来，科学家惠更斯，在摆的基础上发明了摆钟。从此人们有了较为精确的计时工具。同学们，伽利略到底发现了摆的哪些秘密呢？想不想知道？今天我们就来做一个小小的科学家，一起走进摆的世界去研究《钟摆的秘密》。
板书课题：钟摆的秘密
二、观察认识、介绍单摆
1、师：要想知道它的秘密，首先我们要来认识一下这个神秘的朋友---摆。请同学们观察：摆钟的内部构造（图片展示）摆是摆钟中重要的部件之一，由摆臂、摆锤组成。摆钟正是靠摆的摆动行走的。
2、出示老师手中的摆：指出摆臂和摆锤，这条摆线相当于摆臂，下面这个圆球相当于摆锤。
3、老师组装一个摆：演示如何数摆动次数。
师：怎样让摆自由摆动起来呢？我们将它固定在支架上（演示），我们要手拿摆锤，摆线拉直，轻轻一松，不要用力推，这样摆就能自由的摆动。如果碰到支架，还能继续吗？必须重新开始。摆摆动的幅度叫做“摆幅”（演示摆幅）。那怎样算摆动一次呢？摆出去，再回来，往返一次，回到起始位置叫摆动一次。下面我们数一数10秒钟这个摆能摆动多少次。
师：听清楚要求：开始时就数，听到停，就要立刻停下来，最后一次摆如果没回到起始位置，这一次还算不算？（师计时，生数数）
三、提出假设
设计方案
（一）发现问题
1、让学生也来制作一个摆的装置。
师：猜一猜：如果再摆10秒，摆动的次数是否还是11次呢？如果多做几次，同一个摆在相同的时间内摆动的次数是否相同呢？（出示）到底相同还是不同呢？下面就让我们通过实验验证吧！
以小组为单位，运用手中的材料，任选其中一个砝码做摆锤，模仿摆的样子先动手制作一个摆，一会儿老师和大家一块儿实验，比一比哪一组最先做好。
师：每一组要合理分工，一人记录数据，一人操作，每组成员共同数数，我来计时，连做三次，每次20秒钟，我们研究的既然是同一个摆，那么三次实验中摆线的长短和摆锤等这些条件能变吗？操作的同学注意，你的动作要和我的口令一致。
2、各小组汇报结果，师随时板书。
3、师：根据你们记录的数据，现在能回答这个问题吗？其他组同意吗？
4、师：观察每一组数据，我们发现：同一个摆在相同时间内摆动的次数相同。这其实就是摆的等时性（板书）。人们正是运用了摆的等时性制作了摆钟。因此，摆在摆钟中起着控制核心的作用。
（有的组3个结果都是一样的，有的组有两个结果是一样的。这是我们平时实验中不可避免的误差，其实不光是我们，连科学家们做实验也避免不了误差。虽然避免不了，可我们能尽量减小，我们会做3遍或者更多次的实验求平均值。）
6、观察发现并提出问题：同是20秒，为什么有的组摆得次数多，有的组少呢？说明摆的速度不一样，有的快、有的慢。请大家结合这些数据和你们做的摆大胆猜想一下：摆的快慢到底与什么有关呢？
（二）提出猜想
1、学生讨论并提出猜想。
2、学生汇报，师即时板书，呈现学生的观点。
摆绳的长短有关？
摆锤的轻重有关？
摆幅的大小有关？……
看来，大家认为摆的快慢与这几个因素有关。
3、怎么知道我们的猜想是否正确呢？就来用实验证明吧!
（三）设计方案
1、师：为了保证实验结果的科学性，当场分实验任务，（每种猜想都有两个组验证）。在做实验之前，我们必须要作一个计划，要想真正找出影响摆快慢的因素，只能改变这其中的任意的一个条件，保证其它条件都相同。比如说：要验证摆的快慢是否与摆线的长短有关，需要改变条件的是：摆线的长短，不变的条件是：摆锤的轻重和摆幅的大小。同样，要验证摆的快慢是否与摆锤的轻重有关，需要改变条件的是？不变的条件是？（学生回答）
2、制定研究计划交流实验方案（出示三个问题）。
师：请每组按分配的实验任务，交流这三个问题，也就是你们的实验计划，一会儿请小组代表汇报。（强调不要动实验器材）
3、汇报实验方案：根据这三个问题汇报方案并强调注意事项：
（为了保证结论的正确性，如果验证的是猜想1：三次试验摆线的长短至少要相差5厘米，三次试验顺序：摆线要由短到长或由长到短。
如果验证的是猜想2：三次试验顺序：摆锤的重量要由轻到重或由重到轻。
验证猜想1和2时，要保证摆幅相同，每次拉的高度要基本相同。）
4、强调实验的注意事项：在实验时应该注意什么呢？（直接出示）
（1）控制好变量和不变量，变化的条件只有一个，其它条件都一样。
（2）按照分工，相互合作，认真数数及时记录，并填写我的发现。
（3）各组要小声交流，以免影响他人。
（4）完成试验后要有序整理实验器材。
5、利用控制变量法设计对比实验
钟摆的秘密
猜想：摆的快慢与什么有关？
我们组的猜想是：摆的快慢与
有关
摆的研究实验记录单（1）
第
组
保证摆锤重量不变、摆幅大小不变
摆线长度
（
）厘米
（
）厘米
（
）厘米
每20秒摆动的次数
我的发现：
钟摆的秘密
猜想：摆的快慢与什么有关？
我们组的猜想是：摆的快慢与
有关
摆的研究实验记录单（2）
第
组
保证摆线长度不变、摆幅大小不变
摆锤重量
（
）克
（
）克
（
）克
每20秒摆动的次数
我的发现：
钟摆的秘密
猜想：摆的快慢与什么有关？
我们组的猜想是：摆的快慢与
有关
摆的研究实验记录单（3）
第
组
保证摆线长度不变、摆锤重量不变
摆幅大小
小
较大
大
每20秒摆动的次数
我的发现：
三、实验探究
总结汇报
1、学生分组进行实验，教师巡回指导。
2、记录测量的数据。
3、整理数据并分析，在小组内得出初步结论。
4、小组汇报实验记录及结论，师板书：
摆的快慢与摆幅、摆锤重量无关，与摆线的长短有关。摆线越长，摆的速度越慢；摆线越短，摆的速度越快。
重点对摆的快慢与摆线长度有关详细说一说：指着数据正着说说，倒着说说。
5、小结：刚才大家的努力下，我们发现了：同一个摆在相同的时间内摆的的次数相同；摆的快慢与摆幅、摆锤重量无关，与摆线的长短有关。摆线越长，摆的速度越慢；摆线越短，摆的速度越快。
四、走进生活，拓展应用
1、用所学知识解释身边的常见现象：
同学们真了不起，通过刚才的实验，发现了摆的那么多秘密，其实在我们的生活中就有类似摆的现象：（出示）
壮壮和小小玩同一个秋千，他们规定：每人都玩1分钟，不许有人推，也不许蹬地，只能自己自由的荡。
壮壮说：“我重，我荡的快！”
小小说：“我轻，我荡的快！”
你认为他们谁荡得快？为什么？
要想让小小荡的快，你会怎么做?
2、课后设计比赛：每个小组设计一个1分钟摆动60次的摆。
五、全课总结，体验收获
通过这节课的学习，你都发现了摆的哪些秘密呢？这节课同学们能够大胆猜想、用于探究，不但发现了摆的秘密，还能学以致用。在今后的生活中，只要大家善于发现问题、提出问题、善于合作，就能让科学走进我们的生活，真正为我们的生活服务！
六、板书设计
：
钟摆的秘密
?????
??
同一个摆在相同时间内摆动的次数相同——-摆的等时性
与摆幅的大小
无关
摆摆动的快慢
与摆锤的轻重
无关
（控制变量法）
与摆线的长短
有关
——
摆线越短，摆速越快
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