小学科学教科版 (2017)五年级上册4.机械摆钟教案

第三单元  计量时间

4.机械摆钟

【教材简析】

本课是五年级上册《计量时间》单元的第4课，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提高了，这些时钟已不能满足人们的需求。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。引导学生思考：是不是所有的钟摆，每分钟摆动的次数都是相同的。

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，从而让学生明白摆钟可以用来计时的原因。

【学生分析】

五年级学生已有一定的实验基础，在对摆的研究过程中，还需要学生有严谨、认真的科学态度；要求小组成员配合默契，尽量减少操作过程中的失误。这对于五年级学生来说有点困难，需要学生不断地练习，不断地磨合。

【教学目标】

科学概念目标

同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，这就是摆的等时性。根据这种性质人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。

科学探究目标

1. 能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。

2.能根据钟摆的特点动手制作一个单摆。

科学态度目标

1.准确地测量摆的摆动次数，理解重复实验的意义。

2.发展对计时工具研究的兴趣。

科学、技术、社会与环境目标

了解社会的需求是科学技术发展的动力。

【教学重难点】

● 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。

● 通过观测理解摆的等时性。

【教学准备】

为每组学生准备：手表（秒表）一只、摆锤一个（螺帽或别的重物）、摆绳一根（棉线）、支架（铁架台或别的支架）一个、记录表两张。

为教师准备：一个大摆钟、教学课件。

【教学过程】

（一）引入

教师提问：前几节课我们学习了哪几种古老的计时方法？（燃香钟、水钟）

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时钟，摆钟的出现大大提高了时钟的精确度。今天我们来研究机械摆钟。（板书课题）

设计意图：通过回顾之前学习的燃香钟、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时钟，随后出示今天研究的课题《机械摆钟》，迅速聚焦研究内容。

（二）观察钟摆

教师提问：摆钟是怎样计时的呢？

学生猜测。

教师引导：我们先来观察一下，看看它是怎样来计量时间的。

小组活动：测量这个钟摆每分钟摆动多少次，连续测三次并记录。

设计意图：在观察之前，先让学生对摆钟是如何计时的进行猜测。这样可以了解学生对摆钟已有的认识；然后通过观察了解摆钟计时的方式，通过小组合作计时，观察并记录摆钟每分钟摆动的次数。

（三）观察我们的钟摆

老师出示提前做的摆：把线的一端系在螺帽上，另一端系在铁架台上，这样就做成了一个简单的摆。介绍摆锤、摆绳。

教师引导：这个摆每分钟也会摆动60次吗？我们来测一下，测的时候要注意以下几点。

（1）摆线自然拉直，听到口令后轻轻放开，不能推动摆；

（2）摆的角度不能太小，也不能太大（不能超过90度）；

（3）如果摆捶碰到了铁架台或其它东西后，实验要重新做。

（4）注意计时和计数。

教师讲解完先请一组学生演示操作：一名学生起摆，一名学生计时，一名学生计数。请其余学生观察他们的配合有没有问题。

全体学生明白操作方法和注意事项后开始分组实验。

小组合作制作一个单摆，并测量固定时间内，单摆摆动的次数，完成记录单。

教师提问：观察每个小组的数据，你有什么发现吗？

学生总结：同一个摆，相同时间内摆动次数相同。

教师提问：观察不同小组的数据，你有什么问题吗？

学生总结：不同的摆，1分钟内摆动的次数并不相同。

设计意图：通过观察我们自己制作的摆1分钟摆动的次数，发现同一个摆在相同时间里摆动的次数都相同，说明摆具有等时性。通过观察不同小组的摆在1分钟里摆动的次数，发现不同的摆在相同时间内摆动次数并不相同。

（四）拓展

同一个摆，相同时间里摆动次数都一样，但是不同的摆在相同的时间内摆动次数却不一样，是什么影响了摆的快慢呢？下节课我们继续来研究这个问题。

设计意图：拓展部分的内容是为了让学生思考不同的摆在相同时间内为什么摆动次数不一样，同时为下节课《摆的快慢》做好铺垫。

【板书设计】

【活动手册使用说明】

活动手册说明：记录表的内容要填写完整；钟摆的摆动次数和自制摆摆动次数要分别做三次，将实验数据填写在相应的方框内。

《机械摆钟》教学设计

深圳市宝安区凤岗小学  楚国庆

【教材分析】

在本课，学生从钟摆的摆动开始观察研究，然后自己制作一个简易的摆（制作简单摆的三样东西是一根绳、一个绑在绳子一端的重物和一个能把绳子挂起来并让它自由摆动的支架），测量它在1分钟内的摆动次数。学生在测试自己制作的摆后交流研究结果，得到初步共识，并为下一课提出了待研究的问题。

本课教材设计了两个探索活动，第一个活动是观察钟摆运动的特点，根据测量结果来思考钟摆运动的特点，即钟摆摆动具有等时性；第二个活动是自己制作一个摆并观察摆运动的特点，在发现自制摆也具有等时性的基础上，教科书引导

学生发现，不同的摆摆动频次并不相同。

【学情分析】

摆钟是怎样来计量时间的？在进行了相应的探索活动之后，学生根据观察的现象和获得的数据，就可以进行相应的研讨，并最终总结出相关的认识。教师要引导学生思考并解决操作中的一些问题，如怎么才算是摆动一次（一般需要教师说明，依照惯例，我们把钟摆往返运动看作一个完整周期，即摆动一次），手表计时是否准确等问题。学生通过分析会发现每分钟摆动次数是相同的，但是不同的小组测量的结果又是不一样的，这为下一课开展摆的研究提出了研究的问题。如何让学生获得准确的数据？这些操作中需要面对的问题对研究本单元的问题，以及对学生的科学素养都是至关重要的。

【教学目标】

科学概念目标：

同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，这就是摆的等时性。根据这种性质，人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。

科学探究目标：

能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。
能根据钟摆的特点动手制作一个单摆。

科学态度目标：

准确地测量摆的摆动次数，理解重复实验的意义。
发展研究计时工具的兴趣。

科学、技术、社会与环境（STSE）目标：

了解社会的需求是科学技术发展的动力。

【教学重难点】

重点：通过实验探究摆的等时性，即同一个单摆在相同时间内摆动次数相同。

难点：在重复观测钟摆和观察自制摆的过程中，学生探究得出摆的等时性以及不同摆的摆动速度不同。

【材料准备】

手表（秒表）、摆锤（螺帽或其他重物）、摆绳（棉线）、支架（铁架台或其他支架）、记录表、大摆钟。

【教学流程图】

【教学过程】

1.导入

观察摆钟。

教师提问：摆钟有哪些结构组成？分别叫什么名字？摆钟是通过怎样的方式计时的呢？

学生思考：摆钟各部分的名字和摆钟是怎样计时的。

教师活动：提炼学生观点，生成“摆动计时”的概念，并板书。

设计意图：引导学生认识摆钟各部分的结构及名字，区分钟摆和摆钟的概念，从摆钟计时中提取摆动计时的科学词汇，通过提出问题：“摆钟是通过怎样的方式计时的呢”以引导学生针对该问题观察摆钟并进入下面的学习。

2.探索

学生活动1：观察钟摆运动的特点，填写《机械摆钟》实验记录单，要求包括：

      观测钟摆1分钟摆动的次数，并记录。

      重复测量钟摆1分钟摆动的次数，并记录。

      根据测量结果，思考钟摆运动的特点。

设计意图：学生通过对摆钟的观察，不难发现摆钟是利用钟摆连续的摆动带动指针来计时的，那么钟摆的摆动有什么特点呢？它每分钟摆动几次呢？有了这些疑问，学生自然会对“测量钟摆1分钟摆动的次数”的活动产生兴趣。这项探索活动对学生提出了具体的要求，提醒学生根据测量结果来思考钟摆运动的特点，即钟摆摆动具有等时性(相同时间内的摆动次数相同)。当学生认识到单摆有这样的特点后，就自然能理解它为何能被用于制作计时的工具。

学生活动2：自制一个摆，观察钟摆运动的特点，填写《机械摆钟》实验记录单，并在黑板上填写自己小组的数据，要求包括：

      拿一根细绳，上端固定，下端挂上一个小重物，做成一个简单的摆。

      让我们的摆自由摆动，幅度不要太大，测量并记录它1分钟摆动的次数。

      重复多次，测量并记录我们的摆1分钟摆动的次数。

设计意图：这个探索活动让学生自己制作一个简单的摆，然后观察它在摆动的时候有什么特点，学生容易发现自制的摆也具有等时性。除了填写《机械摆钟》实验记录单，学生还需在黑板上填写自己小组的数据，这样方便发现不同的摆的摆动频次并不相同，从而为后面的研究提出了问题。

3.研讨

（1）根据统计结果，说说有什么发现。

教师提问引导：根据上面的探索活动的统计结果，我们有什么发现？

学生思考摆动运动的特点，发现摆动具有等时性(相同时间内的摆动次数相同和不同的摆的摆动频次并不相同。

（2）我们还观察到摆的运动有什么特点？

教师提问引导：说说你还观察到摆的运动有什么特点。

学生补充并交流其他的发现，比如摆动幅度越来越小。

设计意图：这两个问题的研讨不是独立的教学环节，而是与探索部分的活动紧密结合的。在进行了相应的探索活动之后，学生根据观察的现象和获得的数据，就可以进行相应的研讨，并最终总结出相关的认识。

4.拓展

教师提问：摆的快慢与什么因素有关？

学生思考影响摆的快慢的因素。

设计意图：为下一课的研究埋下了伏笔。

【板书设计（生成）】

【板书说明】

本来学习摆钟是利用钟摆连续的摆动带动指针来计时的，探索活动分别为测量钟摆和自制摆1分钟的摆动次数，经过这两个探索活动不难发现二者都反映了同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，即摆的等时性，不同点则是不同的摆的摆动快慢并不相同。

【学生记录单设计】

【班级记录表设计】

【其他说明】

4机械摆钟

【教材简析】

本课是五年级上册《计量时间》单元的第4课，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提高了，这些时钟已不能满足人们的需求。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。引导学生思考：是不是所有的钟摆，每分钟摆动的次数都是相同的。

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，从而让学生明白摆钟可以用来计时的原因。

【学生分析】

五年级学生已有一定的实验基础，在对摆的研究过程中，还需要学生有严谨、认真的科学态度；要求小组成员配合默契，尽量减少操作过程中的失误。这对于五年级学生来说有点困难，需要学生不断地练习，不断地磨合。

【教学目标】

科学概念目标

同一个单摆在相同时间内摆动次数相同，这就是摆的等时性。根据这种性质人们制成了摆钟，使时间的计量误差更小。

科学探究目标

1.能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。

2.能根据钟摆的特点动手制作一个单摆。

科学态度目标

1.准确地测量摆的摆动次数，理解重复实验的意义。

2.发展对计时工具研究的兴趣。

科学、技术、社会与环境目标

了解社会的需求是科学技术发展的动力。

【教学重难点】

        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。

        通过观测理解摆的等时性。

【教学准备】

为每组学生准备：秒表、螺母）、摆绳一根（棉线）、支架（铁架台或别的支架）一个（自备）、记录表两张（自备）。

为教师准备：一个大摆钟（自备）、教学课件。

【教学过程】

（一）引入

教师提问：前几节课我们学习了哪几种古老的计时方法？（燃香钟、水钟）

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时钟，摆钟的出现大大提高了时钟的精确度。今天我们来研究机械摆钟。（板书课题）

设计意图：通过回顾之前学习的燃香钟、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时钟，随后出示今天研究的课题《机械摆钟》，迅速聚焦研究内容。

（二）观察钟摆

教师提问：摆钟是怎样计时的呢？

学生猜测。

教师引导：我们先来观察一下，看看它是怎样来计量时间的。

小组活动：测量这个钟摆每分钟摆动多少次，连续测三次并记录。

设计意图：在观察之前，先让学生对摆钟是如何计时的进行猜测。这样可以了解学生对摆钟已有的认识；然后通过观察了解摆钟计时的方式，通过小组合作计时，观察并记录摆钟每分钟摆动的次数。

（三）观察我们的钟摆

老师出示提前做的摆：把线的一端系在螺帽上，另一端系在铁架台上，这样就做成了一个简单的摆。介绍摆锤、摆绳。

教师引导：这个摆每分钟也会摆动60次吗？我们来测一下，测的时候要注意以下几点。

（1）摆线自然拉直，听到口令后轻轻放开，不能推动摆；

（2）摆的角度不能太小，也不能太大（不能超过90度）；

（3）如果摆捶碰到了铁架台或其它东西后，实验要重新做。

（4）注意计时和计数。

教师讲解完先请一组学生演示操作：一名学生起摆，一名学生计时，一名学生计数。请其余学生观察他们的配合有没有问题。

全体学生明白操作方法和注意事项后开始分组实验。

小组合作制作一个单摆，并测量固定时间内，单摆摆动的次数，完成记录单。

教师提问：观察每个小组的数据，你有什么发现吗？

学生总结：同一个摆，相同时间内摆动次数相同。

教师提问：观察不同小组的数据，你有什么问题吗？

学生总结：不同的摆，1分钟内摆动的次数并不相同。

设计意图：通过观察我们自己制作的摆1分钟摆动的次数，发现同一个摆在相同时间里摆动的次数都相同，说明摆具有等时性。通过观察不同小组的摆在1分钟里摆动的次数，发现不同的摆在相同时间内摆动次数并不相同。

（四）拓展

同一个摆，相同时间里摆动次数都一样，但是不同的摆在相同的时间内摆动次数却不一样，是什么影响了摆的快慢呢？下节课我们继续来研究这个问题。

设计意图：拓展部分的内容是为了让学生思考不同的摆在相同时间内为什么摆动次数不一样，同时为下节课《摆的快慢》做好铺垫。

【板书设计】

第4课　机械摆钟

(教材P47～49)

授课时间：______________　　　　　　　　累计    1    课时

4.机械摆钟

小学科学教学网资源建设团队   翁钊晔

【教材简析】

本单元前三节课探究的是太阳钟、水钟等一些简易的计时工具，本课是探索精确计时工具的第一课。学生从钟摆的摆动开始观察研究，通过测量钟摆一分钟摆动的次数，发现它每分钟摆动的次数是相同的，初步感知摆的等时性。然后动手制作一个简易的摆，重复观测自制单摆一分钟内摆动次数，通过分析数据进一步明确摆的等时性：同一个单摆在相同时间内摆动次数相同。此外，通过对比各组间的数据，会发现不同小组的摆摆动次数是不同的，为下一课《摆的快慢》提出了待研究的问题。

本课的重点是研究单摆的运动规律，即等时性原理。培养学生基于观测到的数据，运用分析、比较的方法阐明单摆运动规律的思维方式。同时在探究中保持严谨观测的态度、发展对计时工具研究的兴趣。

【学情分析】

前几节课中，学生已观察并制作过类似水钟这样的简易计时装置，这节课将对钟摆能精确计时的原理展开探究。在操作前，需要引导学生思考并解决操作中的一些问题，如怎样计时？怎样数摆动次数等。五年级的学生已经具备一定分析和处理数据的能力，但要想他们在研究单摆等时性时有更多的发现、提出更多的问题，研讨时需要我们引导他们对组内数据和组间数据进行有效分析。

【教学目标】

1.科学观念：过对钟摆以及自制单摆一分钟内摆动次数的重复观测，知道同一个摆在相同时间内摆动次数相同，认识到人们基于摆的等时性原理制成了摆钟，使时间的计量误差更小。

2.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。

3.探究实践：通过了解钟摆的构造，能制作一个简易单摆并探究摆的运动特点；在实验中能准确地重复观测摆在一分钟内摆动的次数。

4.态度责任：在研究单摆运动规律的过程中，能保持严谨观测的态度；通过制作、观测单摆，发展对计时工具研究的兴趣。

【教学重难点】

重点：基于数据的整理分析，理解摆的等时性原理。

难点：准确地观测摆钟，探究自制单摆运动的特点。

【教学准备】

教师：1.教学课件；2.机械摆钟一个、单摆一个。

学生：1.每组铁架台一个、棉线一根、筷子一根、小球（螺帽）一个、秒表一个；2.课堂作业本中的记录单。

【教学过程】

一、聚焦：摆钟是怎样计时的（预设4分钟）

材料准备：课件

1.提问：通过前几节课的学习，你知道了哪些计时器？

2.讲述：借助日晷、水钟这些工具我们只能知道大概的时间，人们一直在探索更精确的计时器，摆钟的出现大大提高了计时的精确度。

3.讲述：摆钟是通过怎样的方式计时的？为什么它能更精确地计时？揭示课题：机械摆钟。

【设计意图】简要回顾日晷、燃香钟、水钟等计时器后，引导学生思考“精确度较高的摆钟是通过怎样的方式计时的”，激发学生探究摆钟计时原理的兴趣。

二、探索：摆的等时性（预设30分钟）

材料准备：课件，一个机械摆钟、每组铁架台一个、棉线一根、筷子一根、小球（螺帽）一个、秒表一个、作业本中的记录单

（一）观察钟摆的运动

1.组织讨论：你们见过机械摆钟吗？摆钟是怎样来计量时间的？教师出示机械摆钟，学生观察摆钟并组内交流。

2.出示图片：摆钟的结构图，介绍摆锤、摆绳。

3.提问：为什么摆钟能够更精确地计时？

4.研讨：如何探究钟摆的摆动规律。

（1）提问：怎么测量摆在一分钟内摆动的次数？

（2）追问：怎样算摆动一次？

（3）演示：教师演示数钟摆摆动的次数：从起点出发回到起点算摆动一次。

（4）提问：为了实验的准确性，需要测几次？

5.学生开展实验，完成记录单。

6.组织交流：对比三次测量结果，说一说你的发现。

（预设：钟摆每分钟摆动的次数是相同的。）

7.提问：现在你能理解它为何能精确地计时了吗？

（二）自制单摆，观察摆运动的特点

1.过渡：除了摆钟里的摆，其他的摆在摆动时是否也有同样的规律呢？我们也动手做一个摆，研究它摆动时的特点。

2.出示材料，演示单摆的制作。

3.布置任务：请同学们利用上述材料做一个摆，让你的摆自由摆动起来。

4.提问：你们的摆能自由摆动起来了吗？在摆动过程中你有什么发现？

（预设：摆动的幅度越来越小了；摆动的方向会有点变化……）

5.提问：它在相同时间内摆动的次数会相同吗？

6.研讨：如何准确地测量摆在1分钟内摆钟的次数？

（1）测量几次？

（2）小组内如何分工？

（3）小组上台演示：一个计时员、一个计数员、一个记录员，密切配合。

7.开展实验：学生分组实验，完成记录单。教师巡视指导，汇总每组数据。【设计意图】在测量钟摆及自制单摆一分钟摆动次数前，引导学生探讨计数方法，充分思考并解决操作中的一些问题、注意事项。分组实验时，教师随时给予学生指导，方便数据的准确获取及后续交流汇报，更有助于本课重难点的突破。

三、研讨：实验发现（预设：6分钟）

材料准备：课件

1.交流汇报：分析你们组的数据，说说你的发现？

2.小结：同一个摆，在相同时间内摆动的次数相同。这就是摆的等时性。

课件呈现资料介绍科学家伽利略和惠更斯的故事。

3.引导思考：每个小组的数据都汇总在了这张表格中，分析表中数据，你还有什么发现？

（预设：不同的摆在相同时间内摆动次数不同。）

4.提问：不同的摆，为什么在相同时间内摆动次数会不同？带着你的猜测，课后设计实验继续探究，去检验一下！

【设计意图】通过分析组内数据，引导学生进一步明确摆的等时性原理。同时鼓励学生对小组间的数据进行分析比较，激发学生继续探究的兴趣。

四、板书设计

【疑难解答】

日常教学中，机械摆钟实物不容易找到，怎么办？

机械摆钟的实物生活中不一定都有，网上买价格很贵。可以自己制作一个flash版本的机械摆钟，上课时可以用；或者通过下载小学科学网上本课的课件，里面有插入一个机械摆钟摆动的视频（时长3分钟多）；也可以购买一个简易版本的摆钟（主要包含钟摆这一结构），通过增加一根小铁丝可以调节摆在一分钟内摆动的次数，也能够达到教学效果。