教科版（2001） 五年级下册3.5《机械摆钟》教案设计

5.机械摆钟
一、教材简析：
教科书内容共两页，分两部分。
第一部分：观察摆钟
摆钟为什么会比其他的计时工具都精确呢?这对学生来说是一个比较具有吸引力的问题。带着这样的疑惑去观察摆钟的构造，教科书就是这样开始这节课的教学的。建立在这个基础上，教科书提出“用秒表测一测，摆钟中的摆每分钟摆动几次?”对摆进行测量以后，有可能全班会得出一致的结论，也有可能结论不一致。这时插图中的一个男孩提出:再测一次，这是教科书所期望的。教师要抓住时机，引导学生思考重复测量的重要意义。经过重复测量，学生会发现各种摆钟的摆每分钟都是摆动60次。无论摆幅大(不能大于90度)一些还是摆幅小一些，摆来回摆动一次所用的时间总是相等的，这就是摆的等时性。
第二部分：观察我们的摆
是不是所有的摆每分钟摆动的次数都一样呢?学生的探究欲望开始被激发。教科书指导学生利用一条细绳和一个小重物，制作一个简单的摆。接下来，学生要用测量钟摆的方法，连续测量自己制作的摆10秒钟内摆动的次数。多次测量后，学生们会发现两个现象：同一个摆，在每个10秒钟内，摆动的次数是一样的；不同的摆在10秒钟内摆动的次数可能并不相同。这就向学生们提出了问题。摆的幅度越来越小了，但是摆动次数还是一样，这是为什么呢?教科书插图中一个小组的学生在对话，一位学生提出要再测量一次，这是再一次提醒学生就这个现象进行重复实验。
二、教学背景：
随着社会的发展，人类对时间精确度的要求也提高了。学生探究过的日暑、水钟、沙漏等一些简易的计时工具，已不适应社会发展的需要。摆钟的发明大大地提高了时钟的精确度。在本课的学习中，学生将观察摆钟的摆，发现摆钟的摆每分钟摆动的次数是相同的。
本节课所研究的摆是“单摆”。所谓单摆是指在细线的下面拴一个小球重物，且细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线长相比也可以忽略的摆。单摆的摆动具有等时性，即在摆长一定、摆角较小的情况下，摆来回摆动一次所需要的时间总是一样的。对摆的等时性的研究学生会非常感兴趣，在本课的学习与研究中，教师要着重解决学生操作方面的一些问题，让学生的测量尽量地精确一些。这将有利于他们更加深人地开展研究。
三、教学设计：
教 学
目
标 （一）科学概念:
1.同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的。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。
科学词汇：摆钟 钟摆 单摆 等时性
（二）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摆动的次数。
科学方法：观察测量、分析推理
（三）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。
核心价值观：单摆等时性的认识。
教 学 重 难
点
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。
难点：1.相同时间间隔内摆摆动次数实验方法的正确理解和操作。
2.通过观测理解摆的等时性。
教 学 准 备 教具 学具 说明与提醒
课件，数据汇总表一张。 每个小组秒表手表（秒表）、铁架台、棉线、镙帽、记录单各一份。
教学流程
复习引入→观测钟摆→制作、观测单摆→认识摆的等时性→发现新的问题
活动过程
基础设计 个性设计
一、引入： 1.师：同学们，现在几点了？你是怎么知道的？(看钟表)
那在没有钟表的时代，人们是如何计时的呢？（如：一柱香、一个沙漏太阳钟、水钟等）
2.师：的确，像日晷、沙漏以及蜡烛钟、水钟等一些简易的时钟，已经可以知道大概的时间，但是聪明的古人并没有停止过思考，总希望有更加精确的时钟出现。机械摆钟的发明大大地提高了时钟的精确度。（出示图片）
3.今天这节课我们就来探索机械摆钟的特点。（板书课题）
二、观察钟摆：
1.设疑：摆钟计时为什么可以这么精确呢？ 我们一起来看看它的构造吧。（出示机械摆钟图片，介绍摆）
师介绍：摆钟上面是钟面，下面是一个钟摆。摆的下端是圆圆的，我们称它为“摆锤”，上面细的部分成为“摆绳”。
请你仔细观察钟摆，有什么发现？ (摆一直不停地在运动)
2.观察并思考：摆钟是怎样来计算时间的？（学生猜测：摆1次大概1 秒钟吧。钟摆就是摆钟的秒针吧？……）
师：也就是说摆钟的摆一分钟可能会摆动60次，是吗？ 好，我们用秒表来测一测。那么怎样算是摆动一次？怎么样不容易数乱，你有什么好方法？（用手指跟着摆运动）
3.集体测量：摆钟的摆一分钟摆动几次？（测量后反馈,师记录数据）
4.设疑：摆钟的摆每分钟摆动的次数相同吗？我们再来测一次。（集体测量第二次后反馈,师记录数据）
5.提问：你发现了什么？还需要测第三次或更多次吗？为什么？（科学家往往通过重复实验让自己的发现更有说服力，我们也再来测一次。）集体测量第三次后反馈，师记录数据。
6.小结：看来，摆钟的摆每分钟摆动的次数是相同的，说明摆来回摆动一次所用的时间总是相等的。现在你知道为什么摆钟不用秒针了吧？(钟摆用摆来计时, 所以钟摆也叫秒摆。)
三、观察我们的摆：
1.师：我们也来做个摆，出示材料。
（1）师示范做摆。我们用一条细绳来做摆绳，用一个铁镙帽（或其他小重物）做摆锤，把摆绳的一端系住铁镙帽，另一端把它固定在铁架台上，这样一个单摆就做好了。（板书：单摆）
（2）它每分钟摆动的次数是不是也是一样的呢？
（3）学生预测后，师带领学生集体测量三次。
师示范，教给学生起摆的正确方法，提出实验的注意事项。课件出示：
①摆绳自然拉直，角度不能太小，也不能太大（别超过90度）。
②准备好听到口令后轻轻放开，使摆自由摆动起来。
③如果摆捶碰到了铁架台或其它东西后，实验要重新做。
（指生上台演示）
（4）设疑：是不是所有的单摆每分钟摆动的次数都是一样的呢？
2.怎样做实验？师生交流实验方案。
课件出示：
我们的摆摆动次数的观察记录 第 小组
组 长： 实验员：
记录员： 计时员：
每分钟摆动次数的观察记录
我们的猜想：我们的摆每分钟摆动的次数 （相同或不同）。
第一次
第二次
第三次
次数
（1）怎样分工比较好？小组讨论实验分工，分发实验记录单，填写小组实验分工和实验猜想。
（2）实验时应该注意些什么？
3.小组领取实验器材，做一个单摆。并测量三次，完成记录表。
4.反馈交流：通过观测，你发现了什么？（不同的摆每分钟摆动的次数是不同的，同一个摆每分钟摆动的次数是相同的。）
5.再观察我们的摆，现在你又有什么发现？
（生：摆的速度变慢了。摆的幅度变小了。摆的角度变化了……）
（1）提出问题：在摆的过程中，速度是不是发生了变化呢？你有什么好办法证明自己的想法？
（2）小组讨论实验方案，交流归纳实验方法：在摆自由地摆动中，测量相同时间间隔内的摆动次数，看看有没有发生变化。
（3）时间间隔多少为宜？（不可过长或过短）我们就看看每隔10秒钟摆的摆动次数会不会发生变化，好吗？
6.这次实验又该怎么做？指名几生上来做演示实验，课件提示：实验员喊开始的同时起摆，让摆自由摆动，计时员听到开始后马上用秒表计时，每隔10秒时间喊一次“到”，数数的同学马上将数据报给记录的同学，再从1开始数。这个实验的时间很难把握，你们一定得集中注意力紧密配合才行。
7.师：你觉得你们小组的摆每隔10秒钟摆动的次数会发生变化吗？学生预测。
同学们猜得对不对，我们还是用实验来检测吧？
学生小组实验，完成记录，教师巡回指导。
每隔10秒摆动次数的观察记录
我们的猜想：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）。
0～10秒
10～20秒
20～30秒
30～40秒
摆动次数
我们的发现
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。）
请完成实验的小组将实验器材放回原处。
8.汇报交流。
（1）生汇报师记录，投影展示各个小组实验结果。
0～10秒
10～20秒
20～30秒
30～40秒
第1小组
第2小组
第3小组
第4小组
……
（2）交流我们的发现，师小结：同一个摆在连续摆动过程中，相同时间内摆动的次数是相同的。科学上把单摆的这种特性称为单摆的等时性。(板书：等时性)
（3）师：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。课外同学们可阅读书上第68-69页《教堂里的“摆”》作进一步了解。
四、拓展思考
1.师：虽然每个小组的单摆都具有等时性，但不同的单摆，摆动的速度是否一样呢？看看各小组的实验数据，你又发现了什么问题？（不同的摆在10秒钟内摆动的次数是不同的。）
2.拓展：不同的摆，在相同的时间内摆动的次数有多少，摆动的速度有快慢，这又是怎么回事呢？这个秘密我们下节课重点去研究。
板书设计 机械摆钟
单摆：等时性
课外活 动 阅读书上第68-69页《教堂里的“摆”》的资料。
生成预 见 1.如果学生起摆的方法不是很正确，摆锤在摆动过程中会逐渐改变摆动的方向而撞击在铁架台上，使实验不能进行下去，因此教师一定要在实验前教给学生起摆的正确方法。
2.“用秒表测量单摆的摆相同时间间隔内的摆动次数” 这个实验看起来简单，但实际操作起来可不那么容易。学生往往不理解实验的操作方法，按惯性思维照着前一个实验的方法在测量。教师可以在学生了解实验方法后抽一个小组上台演示实验，使学生清楚正确的实验操作方法。
课堂评 估 1.学生能否正确测量摆钟每分钟摆动的次数。
2.学生能否正确测量单摆在相同时间内摆动的次数。
1