3.11. 摆的秘密 教学设计

摆的秘密
教学目标：
1．能应用已有的知识经验对所观察的现象作假设性解释；能做控制变量的简单探究性实验，能设计简单表格，记录实验数据；能反思自己的探究过程，将探究结果与假设相比较；能对研究过程和结果进行评价，并与同学交流。
2．想知道、爱提问，喜欢大胆想象；在活动中愿意合作交流。
3．通过自己的实验，初步了解影响摆动快慢的因素。
教学重难点：
重点
在实验的过程中，学生经历了通过改变摆锤的重量、通过改变摆幅的大小、通过改变摆线的长短对摆动次数是否产生影响的实验活动过程，知道控制量变是实验的关键。
难点
通过自己的实验，初步了解影响摆动快慢的因素。
教学准备：
教师准备：钩码、线绳、铁架台、秒表、记录单、课件
学生准备：橡皮泥、螺丝帽
教学过程
一、导入新课
师：同学们这是老师今天给大家准备的实验器材。现在老师让它动起来。（老师用手提起摆锤，让摆摆动起来。）你们看它在来回摆动，生活中还有很多物体能来回摆动，谁能说一说？
生：荡秋千，钟表里来回摆动的钟摆，能荡来荡去的海盗船……
师：同学们在生活中还是得善于观察的，老师也发现了这些现象，（老师出示课件—有秋千、海盗船、吊灯等。）
师：那你发现这些物体都是怎样运动的？你能用手做动作表示出来吗？
学生用手左右摆动
师：（手演示）对，就是这样。像钟摆、秋千这样摆来摆去的运动，我们叫它摆动。摆动是我们生活中常见的一种运动现象。大家知道这些物体为什么能摆动吗？摆动的过程中里面有什么秘密吗？这就是今天这节课我们要一起探究的主题《摆的秘密》。（出示课件：摆的秘密）
二、探究过程
1、认识了解摆。
师：什么是摆？像这样“悬挂于定点，能够往复摆动的物体称为摆”。秋千、钟摆就是典型的摆。谁能以秋千或钟摆为例，说一下摆都有哪几部分组成？
生：秋千由下面挂的木板、绳子、铁架组成。
师：你观察得很仔细，通常我们把下面挂着的木板叫做摆锤，（板书：摆锤）把线绳叫做摆绳，（板书：摆绳）而铁架是起支撑作用的。摆在摆动的时候，都有一定的幅度，有时摆大，有时小，大家能给摆动的幅度起个名字吗？
生齐答：摆幅
师：厉害！科学家也是这样命名的，把摆动的幅度叫做摆幅。（板书：摆幅。并画出摆来回摆动的示意图。）
2、探讨在做摆动实验时的具体方法，规范实验活动的操作规程。
师：同学们看，既然摆幅有大有小？摆幅的大小和谁有关系？
（老师让摆摆动来提示学生）是不是和摆动的角度有关系，当摆动的角度越大，摆幅也越大；当摆动的角度越小，摆幅也越小。
师：那么摆在摆动的时候，如何统计摆动次数呢？我们是这样统计摆摆动次数的，摆摆动过去，再摆回来，这样来回摆动一次，我们统计为摆摆动一次。
师：我现在摆动摆4次，请同学们跟我来计数。
（老师展示，学生数次数。）
师：现在我们看老师给每个组准备的实验器材，都有哪几种？谁能说出它们的名称吗？
生：秒表、线绳、勾码、铁架台、螺丝帽、报告单。
师：好！非常棒。
师：现在我们进行今天的第一个实验。一个摆在10秒钟摆动多少次？我们如何来做这个实验？怎么来测量呢？
师：老师认为在做之前，我想听听同学们准备如何来做这个实验？实验的过程中应该注意什么？小组成员如何合作？小组成员如何分工？我们一起来探讨一下，因为任何一项活动，要达到预期的目标，必须要有合理的规划和方法；下面给大家1分钟时间，小组讨论，开始。
学生分组讨论，老师观察指导。老师示意时间到。
师：那个小组给我们汇报你们的实验方法？
学生举手，老师选一个小组汇报。
师：这样吧，你们给同学们一边操作，一边解说，大家说好不好？
学生开始一边操作一边演示，老师及时提问，加深同学们对实验过程的理解，也统一了实验的方法。
（学生摆动摆，老师开始提问点评。）
师：同学们看他们的摆绳绑的对不对？（师说明摆绳捆绑的位置、方法。）摆锤在松手的时候能不能用力？（师告知摆锤要自然松手。）摆在摆动的时候要在一个平面之内，不能碰到铁架台，要保证一定的距离。
3、一个摆在10秒钟摆动多少次？
师：这个小组的同学非常棒！首先他们的小组合作就很到位，每个同学的作用在实验中都体现出来了。下面，老师有必要和大家再说说试验应该注意事项。
（出示课件，老师根据了解内容讲解。）
师：我们做实验的条件是【摆在10秒钟内摆动多少次？】
（1）为了保证实验数据准确，小组分工要明确，计时、数次数、操作的同学实验过程要同步，注意相互合作。
（2）将摆锤拉到一定高度，轻轻松手，让摆锤在同一平面内自然摆动。
（3）每次摆摆动时候摆幅的大小，最好保持一致。
（4）每个组的实验要重复做三次，认真记录数据，如果有失误要重新实验。
师：同学们一定要注意轻拿轻放，爱护实验器材，要注意小组合作交流，做好以后请举手告知老师。另外，老师给每个组准备了记录实验结果的记录表，请同学们一边做实验，一边认真做好记录。老师给大家5分钟的时间够不够？
学生回答“够”
摆10秒钟摆动的次数记录表
第
组
第一次
第二次
第三次
师：开始。
老师各组巡视，及时指导有失误的同学，并把各组的实验数据填写到大表格中。
每组10秒钟摆动数据统计表
次、组
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
第7组
第8组
第9组
第1次
第2次
第3次
4、通过数据对比，进行大胆猜测。
师：我们看这个小组的同学坐的最好。
师：好了。请同学们看这个表中的数据，这是我们每个组的实验数据。（老师按顺序读出每组数据）同学们通过这些各个小组获得的数据，你有没有发现什么？
生：各不相同。
生：我们组的摆绳比他们组长。
生：他们组的摆比我们组的数字大。
老师引导
师：你们看这个组10次，他们组6次，那还是10次这个组的摆动次数多，说明他们的摆摆动的快。那6次这个组摆摆动的慢。
师：同学们发现没有，通过数据对比，不同组的摆动次数差别较大，但同一组的摆动次数是基本相同的，那就是：同一个摆在相同的时间内，摆动的次数是相同的；不同的摆在相同的时间内，摆动的次数不同，也就是摆摆动的有快有慢，对摆的快慢产生一个问题，就是“摆的快慢与什么有关系”？刚才同学们也做了实验，那现在你们就结合刚才的实验发表一下你们的观点，相互交流，你认为“摆的快慢与什么有关系”？现在开始交流。
老师各组巡视，注意引导学生的交流。（时间1分钟）
师：好了，这二个小组动作最快，坐的最好。刚才我们对“摆的快慢与什么有关系”进行了交流，现在就把你们的猜想跟同学们说一说。（
师板书—摆的快慢与什么有关系？）
生：我认为摆的快慢与摆绳的长短有关系。
师：奥！与摆绳的长短有关系。那老师把他的猜想写下来。我忘了他说与什么有关系？（有意这样做。主要是提高学生兴趣，加深记忆。）
师：摆绳的长短。（师板书）
师：这是这位同学的观点，下面那位同学再说说你自己的看法。来，这位同学说说。
生：我觉得还和角度有关系。
师：什么是角度？你能不能示范一下。（生提起摆锤演示给大家。）
师：这个角度大还是小？能不能再变换一个角度。（生提起摆锤演示一个大角度的摆动。）
师：实际上摆动角度的大小，是不是改变了摆动的幅度，我们把它叫摆动的幅度。（师板书）
师：同学们刚刚这位同学在演示的时候，你们明白没有什么是摆幅的大小？能不能做给老师看看。（学生动手演示给老师，老师可以做示范提示同学。）看这是一个大摆幅的摆动，看这是一个小摆幅的摆动。
师：请同学们继续发表自己的看法。
生：我认为和摆锤的重量有关系。
师：摆锤的重量有关系。（师板书）
师：你们真聪明。（老师的夸奖，实际上是对同学们的鼓励。）
师：那到底摆的快慢和它们有没有关系，我们仅仅靠猜想行不行？
生：不行。
师：是的，不行。因为学术是讲究实证的，那这些猜想是否正确，我们是不是也需要通过做实验来验证的，这三个实验是不是我们要混在一起做呢？
生：不是。
师：是的，这三个实验我们不能混在一起做，那我们每个组只能选一个问题，来做“摆的快慢与什么有关系”的实验，老师给大家1分钟的时间，小组讨论确定你们的选项，好，开始讨论。
学生以小组合作开始讨论。（老师各组巡视，指导学生的讨论。时间1分钟。）
5、挑选实验课题，设计实验方案。
师：好了，我们现在就开始汇报一下各组的选项，先从一组开始。
【各组分别汇报，老师逐一记录，并给以提示，最好每个问题都有三个组来做，这样能保证实验的准确性，九个小组平均分配。】
师：到底怎么研究？研究之前的方案可是很重要的，对不对，那么现在我们就要来讨论研究方案，在讨论过程中要研究哪些问题，老师给同学们提几点建议，（出示课件：设计实验方案1、你想通过实验证明那种猜测？2、要用到哪些材料？3、如何设计实验方案？4、实验中哪些条件是相同的？哪些条件是需要变动的？如何变动？）确定好想研究那个问题之后，我们就根据我们研究的问题来设计研究方案，你要是用到哪些材料也可以问老师，好，现在开始交流，设计你们的方案。
（老师各组巡视，指导学生方案设计。时间大概2分钟。）
师：好，同学们看2组、3组的同学坐的最好。
师：同学们我们的实验成功与否，实验方案的设计非常重要，只有实验方案非常完善，我们才能去做，这样它的成功率才高，数据才是准确的，所以，我们现在要先交流一下，我们设计的方案可行不可行，那谁愿意先吧你们的方案来和大家分享一下？说的时候一定要按顺序说清楚，我们想研究什么问题？我们如何来做。
生：我们想研究摆的快慢和摆锤的轻重有什么关系？
师：那你们如何做？
生：我们的实验方案是(1)、所用实验材料有秒表、线绳、勾码、铁架台。(2)、实验中相同条件是摆绳的长短一样，摆幅的大小一样，需要变动的是摆锤的轻重。(3)、用二个50克勾码做摆锤，在10秒钟内测量摆动次数；再用一个50克勾码做摆锤，在10秒钟内测量摆动次数。(4)、最后将二组数据进行对比，看摆的快慢与摆锤的轻重有没有关系。汇报完毕。
师：同学们他说的对不对？是，他说的实验方法是正确的。这一组是验证摆锤的重量和摆的快慢有什么关系。
师：对于他们的实验谁还有异议？但老师有异议，你们做实验的时间是不是一样？实验是不是只做一次？是的，不行，我们必须要实验的时间一样，而且每个实验要多做几次，才能保证实验结果的真实可靠，那我们最好每个实验做三次。
师：那位同学再说说你们的实验方案。
生：我们要研究的是“摆的快慢与摆绳的长短有什么关系？”，我们的实验方案是(1)、所用实验材料有秒表、线绳、勾码、铁架台。(2)、实验中相同条件是摆锤的重量一样，摆幅的大小一样，需要变动的是摆绳的长短。(3)、用一根长绳做摆绳，在10秒钟内测量摆动次数；再用一根短绳做摆绳，在10秒钟内测量摆动次数。(4)、最后将二组数据进行对比，看摆的快慢与摆绳的长短有没有关系。汇报完毕。
师：他说的非常好。大家看，我这里的二个摆，摆绳一个长一个短，我们可以让它的摆锤一样重，摆幅的大小一样，实验的时间保持一样，多做几次，也可以在一个摆上改变摆绳的长短，是不是更方便简洁。
师：谁还愿意把你们的实验方法分享给大家？
生：我们研究的是“摆的快慢与摆幅的大小有什么关系？”，我们的实验方案是(1)、所用实验材料有秒表、线绳、勾码、铁架台。(2)、实验中相同条件是摆锤的重量一样，摆绳的长短一样，需要变动的是摆幅的大小。(3)、将摆锤提到大的摆幅位置让摆摆动，在10秒钟内测量摆动次数；再将摆锤提到小的摆幅位置让摆摆动，在10秒钟内测量摆动次数。(4)、最后将二组数据进行对比，看摆的快慢与摆幅的大小有没有关系。汇报完毕。
【师对发言学生提问，让学生演示实验方法，既能加深记忆，又能对其他同学进行启发。】
师：现在还有没有对实验方法不明白的？
师：有没有不明白的？那为了保证我们的实验效果准确，老师在实验之前给大家提几个建议。（出示课件）
师看课件给学生讲解。【按方案进行实验并及时记录】
（1）实验要注意分工合作，如有看时间的，有计数的，还有扶住挂杆的…..
（2）一定要保证摆在同一个平面内摆动，计次数和摆动，计时的一定要同步进行。
（3）实验中要如实记录数据，不要随意更改实验数据。
（4）实验完成后认真整理数据，分析数据，并形成结论。
师：一定要把数据填写到你们选好的实验记录表格中。（出示课件）
老师看课件讲解。【汇总数据分析】
摆的快慢与摆绳的长短关系实验记录表
第（
）组
变动的条件
第一次
第二次
第三次
实验结论
长摆绳
短摆绳
摆的快慢与摆锤的轻重关系实验记录表
第（
）组
变动的条件
第一次
第二次
第三次
实验结论
重摆锤100克勾码
轻摆锤50克勾码
摆的快慢与摆幅的大小关系实验记录表
第（
）组
变动的条件
第一次
第二次
第三次
实验结论
大摆幅
小摆幅
师：听明白了吗？
生：听明白了。
师：好，我们用几分钟完成？
生：5分钟完成。
师：好，那我们开始。
6、小组合作，进行实验。
老师各组巡视，并及时指导学生实验中出现的问题。注意计时。
师：请同学们抓紧把实验数据汇报过来。
（老师把各组数据填写好，用投影展示。）
实验前，先由学生设计实验方案，能较好地锻炼学生自主设计实验的能力，接下来在组织学生共同完善实验方案的过程中，引导学生注意设计对比实验需要控制实验变量的重要性，让学生体会到科学探究的严谨性。
7、汇报实验数据，分析实验数据，得出实验结果。
师：我们看这几组汇报的数据，是研究摆绳的长短与摆的快慢有什么关系的。大家跟老师读一读。（老师领着学生按顺序读每组数据，让学生从中发现问题，引导学生分析判断，最后让学生得出结论。）
师：通过数据对比，我们能发现什么现象呢？我们看这一组的实验数据，摆绳长的时候测量的数据，9、9、9三次都是9，而摆绳短的时候测量的数据，11/11/11三次都是11，他们的摆锤重量没有变化，摆动的幅度保持一样，计时的时间都是一样，那能说明说明问题呢？
谁来回答。
生：根据以上的条件，只能说明摆绳短的时候，摆摆动的快，摆绳长的时候，摆摆动的慢，那也就是说摆的快慢与摆绳的长短有关系。
师：他说的对不对？
学生同声回答：对。
师：同学们再看这几组数据，是研究摆锤的重量与摆的快慢有什么关系的。大家跟老师读一读。（老师领着学生按顺序读每组数据，让学生从中发现问题，引导学生分析判断，最后让学生得出结论。）
师：通过数据对比，我们能发现什么现象呢？我们看这一组的实验数据，摆锤重的时候测量的数据，9、9、9三次都是9，而摆锤轻的时侯测量的数据也是9、9、9三次都是9，他们的摆绳长短没有变化，摆动的幅度保持一样，计时的时间都是一样，只能说明摆锤的重量与摆摆动的快慢有没有关系？
师：来，这位同学说。
生：我们看到，摆锤重的时候，摆摆动9次，摆锤轻的时候，摆还是摆动9次，那也就是说摆的快慢与摆锤的重量没有关系。
师：大家同意他的观点吗？
学生同声回答：同意。
师：同学们再看这几组数据，是研究摆幅的大小与摆的快慢有什么关系的。大家跟老师读一读。（老师领着学生按顺序读每组数据，让学生从中发现问题，引导学生分析判断，最后让学生得出结论。）
师：通过数据对比，我们能发现什么现象呢？我们看这一组的实验数据，摆幅大的时候测量的数据，9、9、9三次都是9，而摆幅小的时侯测量的数据也是9、9、9三次都是9，他们的摆绳长短没有变化，摆锤的重量保持一样，计时的时间都是一样，只能说明摆幅的大小与摆摆动的快慢有没有关系？
师：来，这位同学说。
生：我们看到，摆幅大的时候，摆摆动9次，摆幅小的时候，摆还是摆动9次，那也就是说摆的快慢与摆幅的大小没有关系。
师：大家同意他的观点吗？
学生同声回答：同意。
师：我们看，三个实验都做完了，通过数据对比，我们有了自己的认识，那谁来给我们总结一下？
生：今天我们对摆的快慢与什么有关系进行了探究，通过实验数据对比，得出以下结论：摆的快慢与摆绳的长短有关系；与摆锤的重量和摆幅的大小没有关系。
师：总结的非常好，那位同学还有没有补充的？
师：假设你发现了摆的这些规律之后，你可以把它用在哪些方面呢？开动脑筋想一想，一个摆它基本在相同的时间里摆动次数是一样的，我又发现，摆的快慢与摆绳的长短有关系，那么，我有了这些发现我就可以把它用在哪些方面呢？
学生有不同的回答，老师有意引导学生向闹钟或计时这方面去说，最后进入拓展阶段。
三、拓展活动
1.继续探究摆的特性（出示课件----解决生活中的问题）
师：其实，早在400多年前的1583年，意大利科学家伽利略在教堂看书时，观察教堂吊灯的摆动，就发现了摆的秘密，并且经过试验验证了摆的特性，知道了单摆的等时性原理。此时伽利略年仅18岁。
师：伽利略发现了摆的这个特性后，就有了想法，想用他的发现造福人类，谁能猜猜他的想法？
学生有不同的回答，老师揭开猜想。
师：伽利略发现了摆的这个规律以后，就想用摆来计时，但是遗憾的是伽利略受到教会的迫害，他没能发明摆钟，而是在1656年，荷兰的一个科学家惠更斯实现了伽利略的遗愿，制成了世界上第一架摆钟。（出示课件---各式各样的摆钟）
师：那么发展到今天，摆钟已经在我们生活中应用非常广泛，给我们生产、生活带来了很多方便。
2、课外延伸（出示课件---探究在继续）
师出示多媒体课件：最后请同学们回家做一个听话的摆，每分钟摆动60次，下次上课带来，我们比一比，看哪位同学做的标准，哪位同学就是我们班的“科技小明星”。