资源简介

4.《机械摆钟》教学设计
【教材简析】
《机械摆钟》是教科版科学五年级上册《计量时间》单元第4课的内容。之前学生学习了燃香钟、水钟这些计时工具的特点。随着社会的发展，人类对时间精确度的要求也更加高了，这些计时工具已不能满足人们的需求。摆钟的发明大大地提高了计时的精确度。在本课的学习中，学生通过观测摆钟的摆，发现摆钟的摆每分钟摆动的次数是相同的。引导学生思考：其他钟摆，每分钟摆动的次数是否也都相同？
【学情分析】
学生在此前已了解到像日晷、沙漏、燃香、水钟等可以计时的工具，并尝试动手制作水钟，经历了“设计方案—实施方案—检验方案—发现问题—修改方案”的工程活动过程，有效地发展了学生的科学思维，为本节课《机械摆钟》的学习奠定良好的学习基础。本课，学生将在老师的带领下制作并认识单摆，并通过对单摆的初步研究，了解摆的等时性，从而让学生理解摆钟的计时功能的科学原理。学生在尝试自己制作单摆后交流研究结果，得到初步共识，并为下一课提出待研究的问题。
【教学目标】
科学观念：1.同一个摆每摆动一次所需的时间是相同的,这就是摆的等时性。
2.根据摆的等时性，人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。
科学思维：基于实验中观察到的现象及获取的数据，能运用分析、比较的方法，阐明单摆的运动规律。
探究实践：1.重复观察和测量摆钟每分钟的摆动次数。
2.动手制作一个摆，并观察和测量摆在相同时间内摆动的次数。
态度责任：1.准确地测量摆的摆动次数，理解重复实验的意义。
2.保持对计时工具的研究兴趣。
【教学重难点】
重点：动手制作一个单摆并测量单摆在相同的时间内摆动的次数。
难点：通过观测理解摆的等时性。
【教学准备】
学生准备：手表（秒表）一只、摆锤一个（螺帽或其他重物）、摆绳一根（棉线）、筷子一根、透明胶或若干本较重的书、记录表。
教师准备：教学课件、微视频
【教学过程】
一、导入
1.问：前几节课我们学习了哪几种古老的计时方法？出示：日晷、燃香钟、沙漏、水钟等图片。
2.古人虽然有很多计时方法，但都不是非常准确，人们希望有更精确的计时工具，这时，摆钟的出现大大提高了计时的精确度。今天我们来研究机械摆钟。
【设计意图：通过回顾之前学习的日晷、燃香钟、沙漏、水钟等计时工具，发现这些计时工具都存在计时不够准确的问题，自然引入人们希望有更精准的计时工具，迅速聚焦研究内容。】
二、观察摆钟
1.师：机械摆钟有哪些结构？
摆钟是由钟摆和钟面组成的，钟摆又由摆杆和摆锤构成。
2.师：我们一起来观察一下摆钟，摆钟是如何计时的呢？
生：因为日晷和水钟都是利用有规律的变化来计时的，所以我认为摆钟的计时可能与它下面的钟摆有关，那个钟摆能够有规律地左右摆动。
3.师：按你的说法，钟摆的摆动能用来计时，那钟摆的摆动为什么能用作计时呢？摆钟的摆动是否也像日晷、水钟等计时器那样，也具有规律性呢？下面我们一起来研究摆钟的运动。
4.师：究竟钟摆一分钟摆动多少次呢？我们一起来数一数。
5.师：怎么样算作摆动一次呢？钟摆往返一次算作摆动一次。（摆锤从起点回到起点）
6.师：测量钟摆每分钟摆动的次数，需要重复测量吗？
生：需要重复测量三次实验，这样实验结果才可以避免偶然误差，更有说服力。
7.展示三次钟摆摆动的实验结果，通过数据，可以发现，钟摆每分钟摆动的次数是相等的。从而，我们可以得到结论：钟摆的摆动是有规律的，由于相同的时间内摆动的次数相等，因此钟摆的摆动具有等时性。
8.师：所有的摆每分钟摆动的次数都是60次吗？
【设计意图：引发学生思考，不同的摆每分钟摆动的次数是多少？为探索不同的钟摆每分钟的摆动次数作铺垫。】
探索：自制一个摆，观察摆的运动特点
介绍所需实验材料：手表（秒表）一只、摆锤一个（螺帽或其他重物）、摆绳一根（棉线）、支架一个（铁架台或者别的支架）。
录制微课：介绍如何制作一个摆。
展示学生自制的摆。
意图：展示学生作品并简单介绍，为居家学习的孩子自制摆提供更丰富的材料选择。（这一环节结束后，留时间给学生制作摆）
师：你的摆一分钟摆动多少次呢？具有等时性吗？怎么证明？
生：摆具有等时性，可以观察它在相同时间内摆动的次数是否一样。
观察自己制作的摆一分钟能摆动多少次，需要注意什么问题。
（1）摆绳拉直，轻轻放开，不能推动摆；
（2）摆的角度不能太小，也不能太大；
（3）如果摆捶碰到了铁架台或其它东西后，实验要重新做。
（4）注意测试自己的摆，记录每分钟摆动的次数，重复三次实验。
6.接下来我们观察两位同学制作的摆一分钟摆动多少次。
观察实验一：播放学生一制作的摆摆动小视频，分析实验结果。
观察实验二：播放学生二制作的摆摆动小视频，分析实验结果。
7.横向比较三个摆每分钟摆动的实验结果，发现同一个摆每分钟摆动的次数是相同的。
得出结论：摆具有等时性。
8.纵向比较三个摆，发现不同的摆每分钟摆动次数不同。
得出结论：不同的摆每分钟摆动次数可能不相同。
9.我们自制的摆还有其他什么特点。
四、拓展：
同一个摆，相同时间里摆动的次数是相同的，但是不同的摆在相同时间内摆动的次数却不相同，是什么影响了摆摆动的快慢呢？思考怎么样调整自己的摆，让自己的摆变快或者变慢，每分钟摆动60次呢？下节课我们继续来研究这个问题。
【设计意图：激发学生的好奇心，让学生思考不同的摆在相同的时间内为什么摆动次数不同，同时为下节课《摆的快慢》做好铺垫。】
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