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1、4.机械摆钟【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、社会与环境目标了解社会的需求是科学技术发展的动力。【教学重点】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。【教学难点】能较准确地重复观测钟摆及自制摆每分钟的摆动次数。【教学过程】通过前面几节课的学习，我们已经知道了古代常见的计时工具，有日晷和水钟，借助这些工具我
2、们只能知道大概的时间，多年来，人们一直在探索比较精确的计时方法，最后终于制作出了更精确的计时器机械摆钟。你们见过像这样的机械摆钟吗？它一般由钟面和钟摆两部分组成，其中钟摆又由摆绳和摆锤两部分组成。我们先来看一看它是如何工作的。在观看视频的同时请你思考：与日晷和水钟相比，钟摆为什么能够更精确地计时？与什么因素有关系呢？（播放视频，摆钟工作半分钟左右）有的同学通过观察马上想到了，(播放音频：因为日晷和水钟都是利用有规律的变化来计时的，所以我认为摆钟的计时可能与它下面的钟摆有关，那个钟摆能够有规律的左右摆动。)你是这么想的吗？她所说的有规律你觉得是什么规律？有的同学和我说了他的想法，他认为钟摆每分钟
3、能摆动60次，因为1分钟有60秒，每秒摆动一次。有的同学说那不一定，感觉钟摆摆动得比较慢。那到底钟摆1分钟能摆动几次呢？让我们一起观察测量一下吧。那该如何测量呢？怎样算摆动一次呢？一般情况下摆动一次是指，钟摆在中间位置时开始数，当钟摆到达最左侧并经过中间位置到到达最右侧，然后回到中间位置时，算作摆动一次。停止计时的时候，如果正好往返经过中间位置一次就算一次，否则就不计这一次了。我们也可以使用我们的手臂模拟钟摆，（教师演示动作）从中间开始数，手臂从左侧经过中间位置到右侧最后回到中间位置时算作摆动一次。举起你的手臂，像老师一样试一试，数一数。下面我们就一起测量一下钟摆摆动1分钟的次数，在钟摆连续摆
4、动的过程中，请你数一数,并进行记录。请同学们做好准备，听我口令我们一起开始数一数。开始。播放视频，（老师计时开始带头数123后面声音消失学生数次数）像这样的观察记录我们要进行三次。通过实验，我们发现钟摆1分钟摆动次数都是60次，钟摆1分钟摆动次数是相同的。这说明钟摆具有等时性。那是所有的摆都具有这样的性质吗？我们可以使用身边的材料自己制作一个摆，看看你的摆是否具有等时性。今天我们要使用单摆实验器、螺母、线绳和秒表。使用这些材料我们如何制作一个摆呢？第一步，我们用线绳的一端绑住螺母。线绳就是摆的摆绳，螺母就是摆的摆锤。第二步，把线绳的另一端穿入单摆实验器上面的转盘里，第三步组装完成，这就是一个摆
5、，为了方便观察它摆动的次数，我们可以在摆的后面放上一张白纸，在它自然下垂的时候画一条竖线。在家中也可以找到类似的物体替代实验材料，比如：可以用细绳绑在你的台灯上，用水瓶当做重物。也可以利用家里的钩子，比如桌子边上的，衣架上的，或者家里使用的吸盘钩，这些能悬挂线绳的结构等。线绳一端绑在钩子上另一端捆住重物，可以是橡皮。还可以在桌子或者椅子上堆上比较高的书，用书压着尺子，把线绳一端绑在尺子上，另一端绑上螺母，这样一个摆也做好了。寻找你身边的材料，快来试一试吧。做好了你的摆，我们就要来想一想了，你认为自制的摆具有等时性吗？怎样证明？有同学说到了：我认为我的摆具有等时性，可以观察它相同时间内摆动的次数
6、是否一样，如果一样就证明了我的想法，如果不一样就没有证明我的想法。他说的特别好，为了方便我们之后的交流汇报，我们把相同时间定为和摆钟一样的1分钟。观察你自己制作的摆1分钟摆动多少次？和钟摆一样吗？那如何让你的摆动起来呢？请你看看老师是如何做的。（播放示范视频）摆线拉直，轻轻松手，不要推动你的摆锤。开始自己的实验活动吧，观察三次，每次观察1分钟，请你认真记录。（停顿5秒）你的摆1分钟摆动了几次？下面我们一起看一下小丽自制的摆。我们一起帮她数一数。看看她做的摆1分钟摆动了几次？（播放自制摆摆动1分钟的视频）这样的实验也应该进行三次，老师从小丽那里收集了她的数据。小丽的摆每分钟摆动50次。和你的摆1
7、分钟摆动次数一样吗？老师还收集了其他几位同学自制摆的摆动次数，我们一起看一看，这些摆1分钟能摆动多少次呢？我们一起从数据上看一看吧！先横着看每一个摆，摆动三次的实验数据，你能发现什么？我们能看到每个摆，摆动三次的次数多数是相同的，少数是不同的。但也很接近。因为我们实验中的摆不是很精确，会有误差，所以实验数据要看多数的次数或者求平均数。从这个表格中我们能够发现同一个摆，摆动的快慢是一定的，说明我们自己制作的每个摆都具有等时性，它们都可以用来计算自己的时间。再来比较不同的摆，纵向看表格里的每一列，你又发现了什么？有的同学发现，不同的摆，摆动的次数不同，也就是摆动的快慢不同，在相同时间内，摆的次数越
8、多，摆动越快。钟摆每分钟摆动的次数都是60次。显然我们自己做的摆和钟摆的快慢是不同的。数据的表现和我们看到的真的一样吗？下面我们一起看一下这几位同学的摆吧（播放视频）通过视频我们能够发现自己制作的摆，摆动快慢真的是各不相同的。尽管它们都具有等时性，可以测量自己的时间，但它们又都与摆钟1分钟摆动次数不一样，可以怎样把他们调成一样的？有同学马上就能想到，把我们做的慢的摆调快点，做得快的摆调慢点不就行了吗？是的，那我们怎样调整摆可以改变它摆动的快慢呢？请同学们课下思考：摆的快慢与什么因素有关系呢？怎样调整可以让你的摆1分钟摆动60次？下节课我们就来一起寻找摆钟1分钟摆动60次的秘密。下节课所需要的材料有单摆实验器、一根比较长的摆线、不同重量的摆锤、米尺、笔和纸，制作的摆的材料可以替换成你家里有的物品。请同学们提前准备好。【课后练习】一、通过今天的学习请你进行判断，对的画，错的画X。1.通过课上的学习，我们知道了自己做的摆也具有等时性。（）2.我们自己制作的摆，每分钟摆动的次数是相同的。（）二、课后搜集资料任务：请你搜集并学习关于摆钟的历史。【教学后记】3