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5.摆钟的秘密【教学分析】本课属于技术与工程领域，具体包括了解摆钟发明的历史，探究摆钟的科学原理基础摆的等时性，进一步探究影响摆的摆动快慢的因素，设计制作一个一分钟摆动60次的摆，最后对本单元进行整体回顾与总结，发展对技术工程的认识。本课中有对科学概念的探究式教学，又有计时工具模型的设计与制作实践活动，是一节典型的科学探究与技术实践相结合的科学课。这两个内容都是很重要的，都要有效地实施。其中，关于摆的秘密的探究活动是一个典型的对比实验类探究活动，对于培养学生探究意识与探究能力的提升很有意义。虽然教材的阅读部分已经呈现了摆的等时性的科学概念，教学中还是应该将这一内容按照科学探究的一般过程和方法进行规范教学，这个实验探究活动也会为后续技术类的实践活动提供科学原理与实践经验方面的支撑。【教学目标】（1）知道同一个摆，摆的摆动快慢是一定的。摆的快慢与摆线长短有关，摆线越短，摆动越快。调节摆线长度，可以制作一个一分钟摆动60次的摆。（2）实验探究摆的等时性和影响摆动快慢因素，形成科学概念。能依据摆的科学原理制作一个一分钟摆动60次的摆，发展科学探究能力和动手实践能力。（3）愿意用实验的方法探究并发现科学原理，喜欢动手做，并发展实事求是、认真细致的科学精神。（4）体会到人类的不断追求，不断产生的新需要和科学原理的新发现都促进了科学技术的不断发展。教学重点知道同一个摆，摆的摆动快慢是一定的。教学难点愿意用实验的方法探究并发现科学原理。【教学准备】材料准备教学课件伽利略发现摆的科学原理、惠更斯发明摆钟的事迹资料。学生实验材料铁架台、线绳、同体积形状不同质量的摆锤三个、直尺、量角器、记录单等。活动场地教室或实验室。【教学过程】本课按照设计与制作类课程来组织教学过程，包括明确任务收集信息（实验探究）设计制作（包括设计方案、动手制作等基本步骤）反思评价几个主要活动。最后进行本单元回顾与总结提升。1.导入活动师同学们好，在上节课，从单级漏刻到多级漏刻，我们认识了我国古代计时的主要仪器漏刻，知道了通过控制漏壶中的水位恒定，使水的流速保持稳定，让计时越来越精确。但水钟却不易携带，不断的补水也很麻烦。为了解决这些问题，人类继续研究，终于发明了更方便、更准确的计时工具摆钟。老师先给大家讲一个摆钟发明的故事。师我们来看这就是摆钟，从外观看，它的上半部分是钟盘，钟盘上有表盘、时针和分针，下半部分是一个单摆，由金属的摆线和摆锤两部分组成。摆钟是怎样实现准确计时的呢师想要了解这些问题，我们先来做一个摆，研究一下摆的运动有什么规律。制作摆需要用一条细线作摆线，上端固定，下端挂上一个小重物作为摆锤，这样就组成了一个简单的摆。轻轻地拉开摆锤，使摆绳绷直，形成一个角度叫摆角，然后松手，让摆锤自由摆动。生活中有没有跟摆类似的装置生秋千有点像。生游乐场的海盗船也像。师研究摆动的运动规律，还需要秒表计时。让我们来测量一下摆每10秒摆动的次数。我们在实验中需要注意的是怎样算摆动1次我们看到摆锤从一侧的最远点A摆动到另一侧的最远点B，再摆回到原来的位置，这样往返是一个周期，算摆动1次。师对它们的运动都是摆动。观察这个摆的摆动，我们一起用秒表计时，看看10秒摆动几个周期，老师负责计时，大家一起数次数。开始，1.2.3.4.5.6.7，停我听到有同学数到了8次，有同学数到了7次，怎么回事生应该是7次，因为您喊停的时候，摆锤没有摆回到头，所以不应该算。师对我们一定目不转睛地看才行。都会做了吗生会了。师要注意小组成员的配合，实事求是地记录。好了，各组可以做了，要做三次。（小组合作实验）师汇报一下你们的测量结果。生我们的摆10秒摆动了8次。生我们的都是9次。生我们三次的数不一样，一次是7次，另两次都是6次。师那你们怎么想生我们想再做几次看一看。师很好，首先表扬你们实事求是地记录了数据，多做几次是个好方法。师我们自己组和自己组的三次数据比一比，会发现什么生我们发现我们组的摆每10秒摆动的次数是一样的。生我们发现每次测量结果都差不多。师这说明你们自己小组的摆摆动的快慢是怎样的生是一样的。生是相同的。师我们也可以这样说，对于同一个摆，摆动的快慢是一定的，这叫做摆的等时性。正是摆具有这个特性，人们才能利用这个科学原理发明了摆钟，就像水钟的发明一样。还记得水钟是利用了什么科学原理吗生是水流的等时性。师好了，我们现在要把全班的数据放到一起再看看，有什么新发现生我们发现都是10秒，摆动次数却不一样。师为什么会这样呢先不着急提出自己的想法，现在你们可以离开座位，到别的组看一看，也可以作个小记者，采访一下，看看能不能对你思考摆的快慢和什么因素有关的问题有所帮助。（生组间观察交流）师好了，现在谁能回答一下这个问题生我觉得摆的快慢和摆锤有关系。师什么关系生摆锤越重，摆得越快。师为什么这样想生我发现2组的比我们的摆得快，他们的摆锤是铁的，我们的是塑料的。师别的组有也这样想的吗生我们也是这样想的。师你们这样想的理由又是什么呢和一组的理由一样吗生我们玩过秋千，觉得重的人摆起来快。师是你们觉得，还是把轻重不同的人做过对比实验研究生是我们觉得。师那你们认为你们的观点一定正确吗生不一定，还需要通过对比实验来找证据。师还有没有其他的观点再回答时，请先说出你猜是什么因素影响摆的摆动快慢，再描述具体怎么影响的，最后说出你这样猜的证据，可以吗生老师，我们组猜想摆角会影响摆的快慢，摆角越大，摆动越快，因为我们想摆锤抬得越高，往下摆的速度会越快一些。生我认为是摆角越小，摆动越快，因为摆角小的时候，摆动起来距离短，所以会快。师真有意思，你们的猜想中有部分是相反的，其他同学怎么看生好像都有些道理。师还有别的猜想吗生没有了。（停顿了一下之后）师我看到有同学又举手了，我们请他说说。生我觉得也有可能是摆线的长短，摆线越长，摆得越慢。因为如果摆线很长很长，摆一个周期应该会时间也很长。师你怎么想到是摆线的长度呢生我看大家都没提到摆线，就想没准正确答案也许就是摆线呢。师原来你是从这个角度想的，也很好我们一起汇总一下大家的猜想，影响摆的摆动快慢的因素可能有三个摆锤的轻重、摆角的大小、摆线的长短，是这样吗生是。师我们今天做的实验都是对比实验。还记得我们学过的对比实验的要求吗生对比实验只能有一个不同条件，其他条件都要相同。师要注意这一点，例如要研究摆锤的轻重是否影响摆动快慢的问题时，不同条件和相同条件分别是什么生一个不同条件，是摆锤不同，其他的条件摆线长短、摆角大小都要相同。师老师给你们准备的是三种摆球，它们大小和形状是一样的，制作材料不一样，分别是铁球、木球、塑料球。师下面由各小组自己选择要研究的猜想，研究几个都可以，但每个实验一定要多做几次，最少做三次，并实事求是地干什么生记录数据师对我们对自己测得的每个数据要尊重，如实地记录在记录单里。（小组选择问题进行自主探究）师好了，老师注意到大家都有了一些收获。下面各小组开始汇报你们的研究。汇报时这样描述先说一下你们研究的是哪种猜想，原来是怎么想的，再展示你们记录的数据，分析数据最后得出的是什么结论。哪个组先汇报生我们研究的是摆锤的轻重，我们原来认为摆锤越重，摆动越快。大家看我们的数据摆锤重时，都是8次，摆锤中和轻时也都是8次，所以我们的结论是摆锤的轻重不影响摆动快慢。师其他组也有研究摆锤轻重的吗和他们的结论一样吗生一样。师继续汇报。生我们三个猜想都做了，发现是摆线的长度影响摆的快慢。师把你们的证据一起拿给大家看看。生师有没有不同意见生我们觉得摆角大小也会影响摆的快慢，我们发现摆角大的时候比摆角小的时候次数多一点。师多多少生多一点，多不到半次。师你们的认真精神值得表扬。我们是不是可以这样描述摆角的大小也会对摆的快慢产生一点小的影响可以吗生可以。师现在让我们来看看我们的收获吧师如果你家的摆钟总是比电视上的准确时间慢，你能根据今天学习的知识提个建议吗生因为摆的快慢受摆线长短影响，摆线越短，摆得越快。所以，可以把摆线调短一下试试。师刚才我们研究了摆的快慢与什么因素有关的问题，我们通过实验证实了摆线的长短对摆的摆动快慢的影响是最明显的。意大利的天文学家、物理学家和工程师伽利略是第一个发现单摆运动规律的科学家。伽利略发现了摆的运动规律，但真正应用这一规律并发明摆钟的是荷兰科学家惠更斯。惠更斯接受伽利略关于单摆运动的分析，把单摆用于钟表装置，发明了摆钟。师今天我们要接受一个挑战任务做一个每分钟摆动60次的摆，也就是每秒钟摆动1次，有信心迎接这个挑战吗生有师小组先商量一下怎么做。（小组制订制作计划）师汇报一下你们的计划。生我们上节课量了一下，我们组的摆每10秒摆动了7次，摆线长是约50厘米，需要把摆线缩短，我们打算每次缩短5厘米试一试，看看最后摆线多少厘米长会一分钟正好摆动60次。师这个方案好尤其是每次缩短5厘米的设计很实际。生我们想先做一个短的摆，再把摆线加长，一点点试。师大家觉得他们的计划怎样生可以，就是一次次接摆线有点麻烦。生我们可以先准备一根长摆线，从短的一点点放长呀生那就没问题了。师还有吗生老师，我们想先查资料，看看过去人们是怎么试的，看看最后的摆线是多长。师看来你们是从本单元的学习过程中有了收获，也很好，不过现在收集资料有点来不及了，今天先试试，课后再去收集资料，验证一下我们今天的成果可以吗生好的。师由于这是一个需要不断尝试的过程，所以老师给大家充足的时间，直到成功为止，要有耐心。（生小组合作完成制作）师展示一下你们的伟大成就吧生我们最后的结果是，摆线长25厘米时，摆一分钟能摆60次。师其他组呢生我们的也是。生我们的差不多。师为我们的成功鼓掌同学们，精确时间的步伐这个单元的学习到这里就要结束了。在这个单元里，我们了解了人类对计时工具的发明历史，也自己动手制作了一些计时工具的模型。想必你也逐渐了解了人们对于精确计时的不懈追求，以及精确计时对社会发展的意义，是不是也想参与其中呢最后，老师还想请你思考人类为什么能发明这些计时工具呢我们从其中学到了什么宝贵的精神财富呢生因为人类一直想制造出更准确、方便的计时工具。生因为我们总希望测时间越准越好。师计时工具的发明除了有人类不断增长的需求外，还有什么原因呢生还要有科学家的研究发现。生就像伽利略发现了摆的等时性，惠更斯利用这个规律发明了摆钟一样。生水钟也是，水钟利用的是水流的等时性原理。师真的很好这些收获你们要记在自己的脑子里。我们从科学家、发明家身上学到了什么宝贵的科学精神呢生爱动脑筋。生喜欢动手制作。生不怕困难。生要学会制订计划。生。师真是收获满满呀【教学反思】在小学科学课上，激发和保持学生的学习动机，从心理学的角度来讲，获得成功时的愉悦心情是一种很有效的催化剂。本课我们看到了他们获得成功时脸上满足而骄傲的笑容。一定意义上，这些收获的潜在价值是巨大的，也是教师应该着重营造的。本课使用了任务驱动式教学方式，迎合了这个年龄段学生喜欢挑战的心理特点，并且在挑战过程中，小组合作意识和组员间良好的信任态度得以加强。即使个别组由于各种客观和主观原因没有成功，但他们也没有出现内部埋怨和指责的现象，而是相互鼓励，表示课后还要继续做下去，这样的学习效果同样令人欣喜。所以，在小学科学课堂实践过程中，我们一定要兼顾两种学习价值的体现，即学科本体价值和教育价值的双重实现。【总结点评】本课由两个主要活动组成，第一，设计制作一个一分钟摆动60次的摆；第二，对本单元学习经历进行学习型反思与总结。第一个活动，对于四年级学生来讲还是有一定的难度的，所以教师给予了学生充足的时间，这个活动对于学生的耐心是一种挑战，所以教师一直鼓励学生，给他们信心。当然，当学生获得成功的喜悦后，一切就显得有价值了。第二个活动虽然时间短了些，但从单元学习目标的达成度来讲又是很重要的，有点石成金的效果。特别是教师引领学生从两个方面进行了反思，一个是技术的发明与发展的本质，一个是技术探索需具备的科学态度与科学精神，这两方面的引领帮助学生感悟到了一些知识以外的收获，有效地完成了本单元的学习目标。
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