《摆的研究》实验创新

1、    摆的研究实验创新    张朋摘要：实验“摆的研究”对于学生初步掌握钟表的原理，有着重要的促进作用。摆钟的出现提高了人类对时间的准确认知，研究摆的快慢与什么因素有关，对理解摆钟的原理和设计制作摆钟有着重要的作用。根据实验操作时反映出的问题，对实验方法和实验器材进行改进与创新，从而达到高效精准，体现实验的科学与严谨。关键词：小学科学摆的研究改进与创新摆的研究涉及三个实验探究，如何引导学生自主设计实验方案，分小组独立完成每个实验，显得至关重要。为了实现教学目标，更高效地完成实验，我对实验方法和实验器材进行了改进与创新，为学生呈现更为直观清晰的实验现象，

2、从而增强学生对科学知识的感性认知和探究性体验。下面，我将该实验在教材中的地位与作用、实验原型存在的不足、个人对于该实验的改进与创新、改进后的实验器材、改进后的实验过程等，陈述如下：一、实验在教材中的地位与作用摆的研究选自教育科学出版社小学科学五年级下册“时间的测量”单元，本课的重点在于研究“摆的快慢与什么因素有关”，起着承上启下的作用。基于学生在前期的学习中对“摆”已经有了一定的初步认识，并积累了一定的生活经验。因此本课旨在让学生能够使用 “控制变量”的方法搜集证据，体验精确测量对科学研究的重要性。二、实验原型存在的不足探究实验一：摆动快慢与摆绳长度的关系。原型不足：在变换摆绳长度时，需要多次

3、系绳。不仅耽误时间，而且不容易把握摆绳长度，进而会误导学生认为不是同一个摆。探究实验二：摆动快慢与摆锤重量的关系。原型不足：在更换摆锤重量使用钩码时，两个以上钩码挂在一起，形成多次连接，容易晃动，测量数据不准确;而使用铁球时，不容易拴住，铁球比较重，也不容易区分不同铁球的重量。探究实验三：摆的快慢与摆幅大小的关系。原型不足：摆幅存在不定性，不容易控制摆幅大小，从而产生实验误差。同时，在三个实验中，由于需要多次实验，人工计数不仅麻烦，而且还耗时，容易出错，形成误差。三、对实验的改进与创新创新是实验教学永恒的主题，基于对学生科学素养的养成，本节课我以“实验的改进与创新”作为切入点，让学生亲身体验传

4、统实验的不足，兴趣与思维碰撞，主动思考，共同完成实验的改进与创新。本节课实验的改进与创新，主要从以下几个方面进行。1.体现重心稳定性原则之前我用钩码做摆锤，当增加钩码时，造成重心下移，间接增加了摆绳长度，形成误差。改进后，我用大小一样的小磁扣横向相互吸附，以此充当摆锤重量，不仅可以保持重心不变，提高实验准确性，而且还能更容易增加摆锤重量（如图1）。2.体现废旧物利用原则之前在进行摆绳长短对摆的快慢的影响时，一次次更换摆绳，特别不方便，不仅耗时，还不容易确定摆绳的长度。在摆的装置上，加装生活中废旧物“轮轴”。通过转动“轮轴”，便可轻易做到变化摆绳的长度，达到一根摆绳多次使用的目的，无需多次系绳，

5、大大缩短了因更换摆绳所耗费的时间（如图2）。3.体现直观测量摆绳原则为了增强实验的对比性，更直观地观察摆绳长短对摆的快慢之影响，我便对摆绳染色，每10 cm涂上一种颜色。通过轮轴可以轻易调整摆绳长度，进行对比实验，从而验证不同摆绳长度对摆的快慢之影响（如图3）。4.体现变量充分性原则教材中只安排了两项活动，探究摆绳和摆锤是哪个因素影响摆的快慢。而在实际教学中，学生还会提出摆幅大小会不会影响摆的快慢，因此我便增设摆幅探究活动。由于摆幅大小不容易确定，所以需要特别制作摆专用量角器。我首先用白纸覆盖量角器，然后在白纸上清晰标注几种具有代表性的度数，如此在指示摆角方向就更加明确，同时操作起来又特别方便

6、（如图4）。5.让创新助推科技发展本节课的三个探究实验，都需要分工明确的小组合作共同完成，尤其在计时器开始时，更需要同步记录摆的次数，否则容易出现错误。为解决人工计数带来的麻烦，让学生体会科技带来的便捷，我在摆的装置中加装传感器，便可自动计时。但是需要提醒学生了解摆动一次，摆锤经过传感器的次数是两次，所以传感器记录的数字应除以二，才是摆的次数（如图5）。基于以上的改进与创新，新的实验装置（如图6）不仅培养了学生的创新能力和环保意识，而且更加激发了学生对科学探究的兴趣。四、改进后实验所需准备的器材铁架台一个、细线90 cm（每10 cm涂上一种不同的颜色）、小磁扣若干个，覆盖白纸的量角器一个，传

7、感器一个，轮轴一个。五、实验过程及其相关说明1.探究实验一：摆的摆动快慢与摆绳长度的关系这个探究实验中，在保持摆锤轻重和摆幅大小不变的条件下，再通过转动轮轴调节染色的摆绳，使摆绳长度依次为20 cm、30 cm、40 cm，然后依次记录15秒内摆的次数，进而进行比较。通过对实验数据的分析，我们可以得出这样的结论，即“摆的摆动快慢与摆绳长度成反比例关系。同一个摆，摆绳越长，摆动越慢;摆绳越短，摆动越快”。2.实验二：摆的快慢与摆锤重量的关系这个探究实验中，在保持摆绳长短和摆幅大小不变的条件下，再通过改变小磁扣的数量，调整摆锤的重量。由于小磁扣的磁极异性相吸，两个小磁扣可以很容易吸引在一起，因此，

8、可以将摆锤重量设置为两个小磁扣、四个小磁扣、六个小磁扣，然后依次记录15秒内摆的次数，进而进行比较。通过对实验数据的分析，我们可以得出这样的结论，即“摆的摆动快慢与摆锤的重量无关”。3.实验三：摆的快慢与摆幅大小的关系这个探究实验中，在保持摆绳长度和摆锤轻重不变的条件下，再通过改变摆幅大小，使摆幅大小依次为30°、60°、90°，然后依次记录15秒内摆的次数，进而进行比较。为了容易确定摆幅大小，在制作摆专用量角器时，在覆盖量角器的白纸上，先按照30°进行等分，然后标注。通过对实验数据的分析，我们可以得出这样的结论，即“摆的摆动快慢与摆幅的小大无关”。六、实验结果的创新应用本节课完毕后，通过整体回顾，让学生对知识再认识、再升华，在头脑中对所学知识形成体系，同时再让学生联系实际说一说摆的应用。通过观看蛇形摆的视频，利用蛇形摆将摆的运动规律更加深刻地印记在学生的头脑中，加之再教授学生如何制作蛇形摆，则会更加提升学