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1、4机械摆钟公开课一等奖创新教案机械摆钟【教材分析】机械摆钟作为时间的测量单元中的第5课，是对计时工具的研究和改进自然发展的产物。前四节课探究的是太阳钟、水钟等一些简易的计时工具，本课则是精确计量时间工具的第一课。本课的设计是沿着科学史上观察摆动现象、探究发现摆具有等时性、应用于科学发明这样的思路进行的。在单元结构上看，在后续的几课中，学生将进一步深入研究摆的快慢影响因素，并制作自己的钟摆、计时器，所以本节课的定位，在科学探究技能上是解决学生操作方面的问题，让学生的测量尽量精准一些；在科学概念的重点是在一系列相同的时间段中测量摆的摆动次数，经过分析，概括出摆具有等时性。根据教师提供的材料，学生动
2、手制作一个单摆，在制作完成后,开始观察和记录单摆每10秒钟摆动次数，连续测多次。最后会发现同一个摆虽然在摆动过程中摆幅变小，摆速变慢，但摆动次数是一样的，这便是单摆的等时性；在研讨中，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一样的，从而产生新的问题一不同的摆有快有慢的。那么摆的快慢和什么因素有关呢？自然进入下一阶段的学习探究。既然摆具有等时性，那么它能不能作为计时器的一个原理应用？通过出示实物摆钟，观察机械摆钟每分钟摆动的次数，进一步验证了摆具有等时性，引导学生更加关注和思考日常生活中的现象。【学情分析】摆钟为什么会比其他计时工具精确呢？这个问题对学生是比较有吸引力的。带着这个疑问
3、去观察摆钟的构造，去研究摆，提高了学生的探究欲。这节课中孩子们将面临两个问题，第一：如何准确测量单摆摆动的次数；第二：如何有效分析数据、得出结论、发现更多问题；对于五年级的学生而言，测量摆钟1分钟摆动的次数不难，但要准确地测量自制单摆在连续摆动时，相同时间间隔内的摆动次数，有不小的难度。所以在第一个时间段计时结束后与第二个时间段计时开始前需要设置一个缓冲的时间，为第二次小组成员更好地配合、精确测量作准备。此外，五年级的孩子已经具备一定分析处理数据的能力，但仍然有局限性，对实验数据整体的横向、纵向比较有所缺乏，所以要想孩子们在研究单摆等时性时有更多的发现、更多问题的提出，研讨时需要我们引导孩子进
4、行组内、组间数据的比较。【教学目标】科学知识1 .知道同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的。2 .知道人们根据单摆的等时性原理制成了摆钟，使时间的计量误差变小。（二）科学探究1 .能重复观察和测量摆钟每分钟摆动的次数。2 .动手制作一个单摆，能较准确地测量出连续时间间隔内摆摆动的次数。3 .能实事求是地记录实验数据，通过分析数据得出科学结论（三）科学态度1.初步体会重复实验在科学实验中的重要作用。4 .在测量单摆摆动次数过程中，培养严谨地观察与测量的科学态度。5 .通过制作、观测单摆，发展对计时工具研究的兴趣。（四）科学、技术、社会与环境1.科学的发现为人们的生活提供了更多方便。6 .感受到
5、科学原来规律应用于科技创新的魅力。【教学重难点】重点：动手制作一个摆，并观测单摆在相同时间内摆动的次数。难点：连续测量摆摆动的次数、理解摆的等时性。教学准备：大小不同的螺母、棉线、秒表、铁架台、卡纸、记号笔、实验记录单等。【教学过程】引入真实场景，聚焦摆现象，产生疑问播放视频秋千在人推动后的摆动。我们观看了荡秋千的一段录像视频发现，在一定的外力作用下,秋千会前后摆动起来。吊灯在风力的作用下也前后摆动（播放视频）。荡秋千是吊灯都是生活中常见的摆动现象。请同学们观察并比较秋千和吊灯在结构上和运动过程中有什么相同点。总结：像秋千、吊灯这样由一根绳子和一个重物组成的装置，我们把它称为摆。【设计意图：通
6、过播放视频，让学生对比观察，思考秋千和吊灯摆动时两者背后的共同点，归纳出它们都有一根绳子和一个重物，继而教师直接出示“摆”的概念，使摆的概念从具象到抽象的自然过渡。】做一个摆，观察单摆结构及摆动特点，提出研究问题材料准备：每组铁架台一个、棉线一根、筷子一根、铁球一个、秒表一个、记录单一份教师提供材料，小组合作制作一个摆。用一定的方法让制作的摆摆动起来，观察摆的摆动，它有什么变化吗？观察自己小组的摆由哪几部分组成？揭示摆的各个部分结构名称（板书：摆绳、摆长、摆幅）交流；你们小组用什么方法使摆摆动起来？发现摆有什么变化？你的依据是什么？（预设：摆动的幅度越来越小了；摆动的方向会有点变化；摆动的速度
7、越来越慢了）教师演示摆动摆的正确方式根据实验现象，提出核心问题：如果要证明摆是先快后慢，还是摆动速度一样？我们可以怎样设计实验来证明？（预设：让我们的摆一直在摆动，测出它在几段相同时间内摆动的次数，看是否相同。）【设计意图：教师给学生提供有结构性的材料，在此基础上，学生尝试制作一个摆，并使它摆动起来，观察摆的摆动，从中获得感性认识。全部同学进行交流，聚焦到核心问题一每一个摆在相同的时间内摆动的次数一样吗？】设计并完成实验，探究摆的运动规律小组学生讨论，交流实验方法。组内同学互相改进方法，提出这个实验过程中的注意点。教师强调：计时的同学每10秒钟喊一下“到”，但是数数的同学不能停。计数的同学每1
8、0秒重新开始计数，记录的同学则马上把计数同学的10秒回报数据给记录下来。三个人的合作要相当紧密默契。大家有信心吗？全部同学和老师合作示范一次。小组分工明确，1人计时，2人数数，2人记录。教师出示摆动次数的观察记录表，有针对性的进行指导。（1）控制摆的角度，角度不要太大，来回摆动算一次。（2）控制好时间点，计时、数数、记录一定要配合好。（3）拉住摆锤，摆绳拉直，听到口令后松手，不能推一把。（4）每次记录算出平均数后，把平均数也填写在表格中。时间段第OTO秒第10-20秒第20-30秒第30-40秒第一次第二次第三次平均数完成小组实验后，小组代表把填好的表粘贴在黑板上。【设计意图：这是本课针对核心
9、问题研究的中心环节，以学生小组共同体的形式进行探究，教师给学生提供有结构性的材料，对学生可能出现的问题进行多方预设，以及策略的思考和准备。在实验开始前，对全班进行了实验操作指导，再放手让孩子去实验，因此学生的实践是没有难度的，重点放在了学生操作的数据记录上。】时间小组OTO秒10-20秒20-30秒30-40秒第一组7787第二组10111010第三组8878第四组11111111第五组7887第六组1091010第七组7778分析研讨数据，形成结论纵向比较各组的数据，分析其规律。（预设：同一个摆在连续摆动时，相同时间内摆动次数相同。）总结：我们发现摆在摆动过程中相同时间摆动的次数是一样的，我
10、们把摆的这种规律称为等时性。伽利略发现摆的等时性。横向对比全班同学的数据，产生新的疑问。我们一起来比较全班的数据，发现了什么新的问题吗？对数据产生疑惑：为什么每个小组摆动的次数不一样？【设计意图：数据的记录和分析，既是解决问题又是产生新问题的重要环节。教师引导学生横向、纵向对比分析数据，既能得出摆具有等时性这一规律，又会产生“为什么每个组摆动的次数不一样”这个新问题。这时有效问题的产生和提出都是从学生的实验记录中分析得到的，也为下节课做了铺垫。】迁移到摆钟，观察摆钟的结构及摆动特点，产生新疑问摆的等时性-我们能把它用到计时工具中吗？荷兰科学家惠更斯经过多年研究，把摆的等时性应用到了钟摆中,发明
11、了机械摆钟，大大提高了计时的准确性。实物展示生活中的机械摆钟。机械摆钟的构造比我们制作的摆更加精密。用秒表测一测，摆钟的摆每30秒摆动多少次？全班同学心里默数，汇报。播放录像中的摆钟，大家看看这个摆钟每30秒摆动的次数是多少？我们的摆钟摆动每分钟摆动的次数相同吗？摆钟具有等时性，但是不同的摆钟，每分钟摆动的次数一样吗？我们又发现了什么问题？（预设：跟一开始的摆动幅度有关；跟摆绳的长度不同有关）总结：今天我们制作了摆，进行了多次实验和数据分析，回顾你的研究，你在有所收获的同时又有什么新问题吗？【设计意图：科学研究可以解决生活中的问题，给生活带来更多方便。摆钟就是将摆的规律应用到生活中。教师把实物
12、带到了课堂，让学生深刻认识到科学规律能够为解决日常问题带来方便。此外学生对不同摆钟的延伸拓展，让学生产生新的疑问：所有摆钟的摆动速度都是一样的吗？让学生不断深入学习、思考质疑。】【作业设计】1、摆的等时性是（填科学家名字）发现的。摆的等时性是指小红和小军在公园里玩荡秋千的游戏。小军想知道在相同时间内秋千摆动的次数是否变化。于是他测了连续4个15秒内秋千摆动的次数。他得到的结果最可能是？（）摆动次数减少B.摆动次数相同C.摆动的次数增加【板书设计】【教学反思】整节课的流程是从熟悉的生活场景出发，创设激发学生有效提问的真实生活场景，建立模型，继而进行实验探究，收集数据，分析数据，表达结论，思考与产
13、生新的问题，应用拓展，继续探究。结合科学史教育聚焦核心探索问题。机械摆钟的发明是伽利略在对教堂吊灯的观察中发现了摆的等时性，继而进行研究，本节课也以此为起点，引导学生提出问题，之后提供有结构性的材料让小组制作摆，形成对摆的概念和结构的认识。这也对摆后续的研究打下基础。立足学科本质，在合作探究中解决核心有效问题。摆的等时性是本课研究的重难点，科学的本质是学生用自己的方式去研究和解决问题。本节课，学生设计好实验后，小组合作（计时员、数数员、操作员、记录员）的通力合作特别重要。教师通过全班指导和小组合作分布指导的策略，使学生在探究过程中充分合作，得出有效的数据，为解决问题起到了有力的证据作用。充分研讨数据，理解核心有效问题，继续产生新问题。对五年级的学生来说，摆的等时性规律比较难以理解，课堂上教师充分运用数据记录纸，横向、纵向解读数据，通过纵向看各个小组的数据，发现各组的数据是不一样的，从而产生新的问题：不同的摆是有快有慢的。那么摆的快慢到底和什么因素有关呢？引导学生自然进入下一阶段的学习探究。
