4.5摆钟的秘密（教学设计）四年级科学下册（大象版）

《摆钟的秘密》教学设计教材分析前几节课中，关于发明家与工程师的事迹和故事都是“只闻其事，未见其人”,第5课《摆钟的秘密》则将历史上有据可查的伽利略和惠更斯关于摆钟的发明事迹引入了教材。伽利略发现摆的等时性原理支持了一种新的计时工具的发明，又一次揭示了科学与技术的关系。关于惠更斯发明摆钟的过程，学生了解即可。由于本单元属于技术与工程领域，所以其主要学习目标是激发学生动手做的乐趣，培养学生的实践能力、思维能力和解决实际问题的能力，体会技术的本质等，所以关于摆的科学原理的探究我们可以弱化一些。当然，我们也可以用探究式教学法组织学生研究“摆运动的快慢与什么因素有关”。但重点还是在于引领学生利用摆的等时性这一科学原理进行动手创造，具体就是利用“摆的摆动快慢与摆线长短有关，摆线越短，摆动越快”的知识制作1分钟摆动60次的摆，相信这些实践经验会对学生的成长与发展产生有益的影响。学习目标(1)知道同一个摆，在相同时间里摆动次数是一定的。摆的快慢与摆线长短有关，摆线越短，摆动越快。(2)实验探究摆的等时性和影响摆运动快慢的因素，形成科学概念。能依据摆的科学原理制作一个1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，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发展。教学准备(1)教学课件：有关伽利略发现摆的科学原理、惠更斯发明摆钟的事迹资料。(2)学生实验材料：铁架台、线绳、3个大小和形状都相同只有质量不同的摆锤、直尺、量角器、记录单等。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课师：一定程度上，我们前面学习的三级漏刻计时已经很精准了，但是人类对精确计时的需求导致发明新计时工具的步伐并没有停止。水钟的管理需要耗费更多的人力，且体积较大，不易移动和携带，钟表的发明克服了这些不足。钟表是怎样被发明出来的呢？（播放视频）师：简单了解了钟表的情况，接下来请大家阅读——摆来摆去的吊灯。（学生阅读课本43页，分享交流）师：通过阅读你有什么发现？生1：意大利科学家伽利略发现了摆的等时性。生2：荷兰科学家惠更斯在伽利略发现的摆的等时性基础上，开始了摆钟的研究和发明。他利用擒纵轮，使得摆每摆动一个周期擒纵轮只能转过一个齿，齿轮也就相应地保持一定转速，从而能够准确地计量时间，并发明了第一个机械摆钟。师：摆钟由钟盘和单摆组成。单摆又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。观看视频，了解科学家伽利略、惠更斯发现摆。激发学生的学习兴趣。讲授新课（一）摆的研究师：让我们来做一个简单的摆，测一测每10秒摆的摆动次数。师：怎么数出摆动的次数呢?生：摆在摆动时，摆出去，再回来，叫摆动一次。师：研究摆动的运动规律，还需要秒表计时。观察这个摆的摆动，我们一起用秒表计时。在测量时我们要注意哪些问题？生：我们的眼睛要一直看这摆。师：提醒的特别好，因为摆摆动较快，所以我们一定要目不转睛的盯着才行。师：同时还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：我们三次的数与他们的不一样，我们一次是7次，另两次都是6次。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一样的。师：我们也可以这样说，同一个摆，在相同的时间内摆动的次数相同。每摆动一次所需时间相同。师：老师发现我们的实验都是在10秒内测量的，但摆动次数却不一样。为什么会这样呢？生1：我觉得摆的快慢可能和摆锤有关系。生2：我觉得也有可能是摆线的长短，摆线越长，摆得越慢。生3：我觉得可能还和摆的角度有关系。师：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。师：要想验证这些猜想我们得需要做实验来验证，需要用到什么实验方法？生：对比实验！师：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：要研究摆的摆动快慢与摆线的长短是否有关的问题时，不同条件和相同条件分别是什么？生：保证摆线长短不同，摆锤轻重和摆角大小都要相同。师：老师给你们准备了两根材质相同长度不同的棉线、以及相同材质不同克重的小球。师：下面由各小组自己选择要研究的猜想，每个实验最少做三次，并实事求是地记录数据！如实地记录在记录单里。（小组选择问题进行自主探究）师：时间到！请各小组开始汇报你们的研究。汇报时可以按照这样描述：我们研究的是哪种因素，我们的猜想是什么，再展示你们记录的数据，分析数据最后得出什么结论。哪个组先汇报？生：我们研究的是摆的摆动快慢与摆线的长短有关，我们的猜想是摆线越短，摆动越快。我们的实验数据是当摆线为20厘米时，摆动次数是5次，摆线为10厘米时，摆动次数是10次，通过实验我们可以得出摆线越短，摆动越快。师：做同样实验的小组，你们的实验结论与他们一样吗？师：看来你们都验证了自己的猜想，摆线越短摆动的越快，摆线越长,摆动的越慢师：有没有做其他因素的？生：我们研究的是摆的摆动快慢与摆锤的轻重是否有关，我们的猜想是摆锤越重，摆动越快。大家看我们的数据是摆锤为20克时，都是8次，摆锤为10克时也都是8次，所以我们的结论是摆的摆动快慢与摆锤的轻重无关。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，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。学生分组实验，探讨摆的快慢和哪些因素有关。教师在学生的实验过程中，不断的引导和帮助。讲授新课（二）得出结论师：现在让我们来看看我们的收获吧！摆的摆动的快慢与摆线长短有关与摆锤轻重和摆角无关。摆线越短摆动的越快，摆线越长,摆动的越慢（三）拓展师：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。师：你能不能利用这节课我们所学的知识做一个每分钟摆动60次的摆？生：可以！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1：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。生2：我们还可以先准备一根长摆线，从短的一点点放长。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