小学科学教科版五年级下册6、摆的研究教案设计

科目版本

小学科学教科版五年级下册

章节课名

第三单元  第6课   摆的研究

学习目标

科学知识目标

1.通过模拟实验，掌握摆摆动的快慢与摆长的长度有关，与摆锤的重量、摆幅的大小无关。

科学探究目标

1. 能通过观察摆的结构，推测摆的摆动快慢与什么因素有关。

2. 能运用对比实验的方法，完成对摆的摆动快慢与什么因素有关的实验设计，并能对实验的结果进行分析，并且根据分析得出结论。

科学态度目标

1. 初步意识到精确测量结果的得到是需要经过反复测量的。
2. 认识到在实验中细心观察发现新的问题是很重要的。

重难点

通过模拟实验，掌握摆摆动的快慢与摆长的长度有关，与摆锤的重量、摆幅的大小无关

具体环节设计

教学环节

页码

内容

1.教师上课

1.情景导入

1.1

1.情景导入

生活中，我们可能会留意到钟摆这样一种计时工具。

这座钟，最近一周走时偏快，需要调校，但应该怎样调整呢？

1.2

1.情景导入

通过仔细观察，我们发现这个钟摆每分钟大约摆动60下，是否这个快慢速度影响了钟的走时？今天我们就来研究这个问题。

2.探索新知

1.3

2.探索新知

所有的摆都和钟摆一样每分钟摆动相同的次数吗？不同的摆，它们摆的快慢是一样的吗？

1.4

2.探索新知

这是几个不同的摆，让我们一起来观察它们的摆动吧。

1.5

2.探索新知

你发现了什么？

1.6

2.探索新知

它们摆动的快慢是不一样的。请你想一想，摆摆动的快慢和什么有关？

1.7

2.探索新知

可能与摆长长度、摆锤质量和摆幅大小有关。

1.8

2.探索新知

让我们通过虚拟实验来验证你的猜想。

一起来认识一下虚拟实验界面吧，这是调节长度的，这是调解质量的，这是选择计时器。

1.9

2.探索新知

摆的快慢和摆长长度有关吗？假设摆的快慢与摆长长度有关，那么，在这个虚拟实验中需要改变的条件和不变的条件是什么。

1.10

2.探索新知

对了，改变的是摆绳的长短，不变的是摆锤质量和摆幅大小。

1.11

2.探索新知

在开始实验前，我们先来复习摆怎样才算摆动一次。

摆锤从A点摆到C点，再从C点摆回A点，就叫摆动一次。也就是，摆锤摆出去，再摆回来，就是摆动一次。

1.12

2.探索新知

现在，我们通过虚拟实验器来探究摆的快慢和摆长长度有关的实验。

1.13

2.探索新知

通过实验数据，你有什么发现吗？

摆长越长摆动的次数越少，摆长越短摆动次数越多。

1.14

2.探索新知

那么，摆的快慢与摆锤质量有关系吗？

假设摆的快慢与摆锤质量有关，你能设计实验去验证吗？在这个虚拟实验中需要改变的条件和不变的条件是什么？

1.15

2.探索新知

对了，改变的是摆锤的质量，不变的是摆绳长短和摆幅大小。

1.16

2.探索新知

实验中，我们分别选取质量是0.5千克、1.0千克、1.5千克的摆锤。

1.17

2.探索新知

现在，我们通过虚拟实验器来探究摆的快慢和摆锤质量有关的实验。

1.18

2.探索新知

这是摆锤质量与摆的快慢的关系实验结果，通过这些数据，你发现了什么？

是的，摆锤的质量改变，摆摆动的次数不变。

1.19

2.探索新知

摆幅大小会影响摆的快慢吗？一起来数一数。你有什么发现？

1.20

2.探索新知

你发现了吗？

摆摆动的快慢与摆幅的大小没有关系。

1.21

2.探索新知

通过实验，你得出了什么结论？

1.22

2.探索新知

摆的摆动快慢与摆锤的质量、摆幅的大小无关，与摆长的长度有关。摆长越长，摆动得越慢；摆长越短，摆动得越快。

3.回顾小结

1.21

3.回顾小结

摆的摆动快慢与摆长的长度有关。摆长越长，摆动得越慢；摆长越短，摆动得越快。

4.拓展应用

1.22

4.拓展应用

现在回到我们起初的问题，这个钟摆的摆锤下面有一个螺帽，当钟摆不准时可通过调节螺帽，使摆锤上下移动。

经过一星期的观察,我发现这座钟走快了 ,现在你能想办法让它走慢些吗？

1.23

4.拓展应用

想到了吗？只需要将螺母向下调整，把摆的摆长增长，摆钟就能走慢些了。

1.24

4.拓展应用

这两个摆绳子的长度相同，它们摆动的快慢会一样吗？

1.25

4.拓展应用

你可以做两个摆试一试。它们摆动的快慢是不一样的。想想为什么？摆绳的长度并不等于摆长的长度，真正的摆长是支架到摆锤重心的距离。

2.学生自学

1.跟我学

2.1

通过一段视频学习摆的研究吧！

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科学知识目标

1.知道同一个单摆每摆动一次所需的时间是相同的。

2.知道摆钟的工作原理及摆钟能精确计时的原因。

科学探究目标

1.能动手制作一个简单的摆，并能正确操作让摆自由的摆动。

2.能正确测量摆在一分钟内摆动的次数，并通过观测理解摆的等时性。

科学态度目标

    1.进一步理解重复进行实验的价值；感受探究计时工具的快乐。

2.学生练习

2.2

根据视频学习回答下列问题

1．钟摆的快慢与(   )有关。

A、摆重    B、摆幅   C、摆长

2.3

1．钟摆的快慢与( C )有关。

A、摆重    B、摆幅   C、摆长

【解释】摆的快慢与摆长有关。故选C。

2.4

2．做一个每分钟正好摆动60次的摆时，发现在一分钟内摆动了65次，下列做法中正确的方法是(  )。

A、增加摆绳的长度

B、减轻摆锤的重量

C、缩短摆绳的长度

2.5

2．做一个每分钟正好摆动60次的摆时，发现在一分钟内摆动了65次，下列做法中正确的方法是( A )。

A、增加摆绳的长度

B、减轻摆锤的重量

C、缩短摆绳的长度

【解释】摆长越长，摆动得越慢；摆长越短，摆动得越快。故选A。

2.6

3．单摆的摆长越短，摆动的速度就(   )。

 A、一样    B、越快   C、越慢

2.7

3．单摆的摆长越短，摆动的速度就( B )。

 A、一样    B、越快   C、越慢

【解释】摆长越长，摆动得越慢；摆长越短，摆动得越快。故选B。

3.拓展资源

1.教学设计

3.1

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2.拓展知识

3.2

1.摆钟的原理。

摆钟的原理是利用单摆的等时性，正是这种性质可以用来计时。单摆运动靠的是重力和绳子的拉力，其摆动的周期公式是：（是单摆的周期，是单摆的摆长，是单摆所在地的重力加速度）。 从公式可以看出，单摆周期仅取决于绳子的摆长和重力加速度。对某一固定地点，重力加速度恒定，人们通过调整摆长就可以得到适合的周期，从而能够制造摆钟来计时。

3.3

2.摆的快慢和什么有关？如何让摆钟更准确？

当钟摆在一定的幅度内摆动时，其周期只与摆长有关，摆长随温度的变化给走时带来误差。

克服这一缺陷的途径在于稳定摆杆的长度，采取的措施有：摆杆用温度系数小的材料（如铟钢、石英等）制造或用两种膨胀系数不同的金属（如黄铜和钢）熔合在一起以补偿温度变化，而且将钟安放在恒温室内，罩入真空罩中，实行钟体（母钟）与钟面（子钟）分离，由母钟控制子钟指示时刻。20世纪50年代初期，天文摆钟已完全由精度更高的石英钟取代。

早期摆钟的走时误差约每天0.1秒；经过不断改进，到20世纪20年代误差约每天几毫秒，当时的天文学家曾依据天文摆钟指示的相对均匀的时间发现了地球自转的不均匀性。

3.常见问题

3.4

1.教学中应该注意哪些问题呢？

在本课教学中，教师应将重点放在如何控制变量和不变量来设计研究摆的快慢与什么因素有关的实验。教师可组织学生开展讨论，通过讨论使学生明白设计对比实验时该如何控制变量。本课内容需要学生对摆长、摆锤、摆幅是否影响摆的快慢作探究，并分析结果得出能影响摆的快慢的因素是摆长的长度，一课时不足够时，可适当增加一课时，让学生能体验一个完整的科学探究过程。

2.学生在做摆的研究实验中有哪些注意事项？

教师应提醒学生在探究中要重复测量3次，并注意控制不可改变的条件，提高实验的准测性。如学生测量的结果不尽人意，可鼓励学生重新再测量，科学家也是在不断的错误失败中成长的，坚持探究也是一种科学家难能可贵的精神。