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1、用水计量时间 【教材简析】本课是五年级上册计量时间单元的第 2 课。在上一课的教学中，学生在了解用太阳计时和研究燃香钟后，也会发现他们的一些不足和局限。这节课，学生要在教师指导下，观察流水的运动，探究影响其运动速度的因素。聚焦部分引导学生提出问题古人是怎么设计以水计时的工具？探索部分分为三个环节：一是观察水流的速度是否保持均匀；二是观察并测量同一装置中，200 毫升水流出 50 毫升水需要多少时间，并在此基础上推测流出 100 毫升、150 毫升水时分别需要多少时间；三是学生在推测的基础上进行实际测量。实验的三步形成逐渐递进的结构，在学生对水流流动速度的认识进一步完善后，再结合教科书提供的古代
2、“受水型”水钟的图片，研讨“古人如何保持水钟里的水以固定速度往下滴”。使学生最终认识到“相同水位的容器中流出一定量的水，时间是一定的”“水位不变，水流速度均匀”，从而为下一课设计制作我们的水钟奠定科学理论基础。【学情分析】学习本课之前，学生已经了解到古人曾利用太阳计时，知道燃香在一定条件下匀速变短，可以大致用来计时，两种计时方法都有缺陷，从而产生探寻认识新的计时工具的愿望。对于“水流速度是否均匀”，学生不一定会留意到，课堂上的测量活动将给他们增加新的直接经验和认知冲突（有孩子凭直觉会认为杯子中的水流出来的速度是均匀的）。而学生要认识到“水位变化，水流速度会变化”也有一定的生活经验，只要在课堂上
3、认真观测，合理分析，不难达成正确认知。本课需要学生在探究流水速度时进行有依据的推测以及实测并严谨记录。学生在之前的科学学习中，已经具备了一定的推理和合作实验，这些知识和技能储备为本课的学习奠定了基础。【教学目标】科学概念目标 初始水位高度和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致；保持水位高度不变，水流的速度不变。水流的这一特点可用于计时。科学探究目标 能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。能通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解这些装置计时的方法。科学态度目标 理解古人的聪明才智，对古人的智慧创作产生敬佩之情。在观察和记录实验数据时能始终保持严谨细致的态度。科学、技术、社会
4、与环境目标 了解社会的发展会带动计时工具的进步。【教学重难点】重点：学生能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。难点：学生能通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究，理解这些装置计时的方法。【教学准备】教师：课前搜集各种水钟的资料与图片、课件。学生：剪刀、支架、一个能容纳 200 毫升水的塑料瓶子、一个 200 毫升量筒（量杯）、一支记号笔、一个工字钉、一个透明水杯。【教学过程】一、聚焦：水钟怎么用来计时 材料准备：课前搜集各种水钟的资料与图片、课件 1.回顾古代计时工具。（出示图片）教师：我们已经知道古人曾用日晷、圭表、蜡烛、燃香、水钟来计时，发现了这些计时方法其实有一个共同的特
5、征，那就是自然界有规律运动的物体或事件是可以帮助我们记录时间的。但是，利用太阳和燃香进行计时，有哪些缺陷呢？学生：如果是阴天或者雨天，又或者是晚上，日晷和圭表就用不了了。蜡烛和燃香要求粗细均匀，而且容易受风吹等外界因素的干扰。2.出示古代水钟图。（1）古代的人们还发明了水钟，用水来计时。（）提问：那请大家想一想：为什么可以用水来计时？水钟有什么优点？古人的水钟又是怎么来计时的呢？今天这节课，我们就来研究一下用水计量时间。设计意图：简单回顾前一课的内容，出示水钟图片，通过提问引发学生思考本课的核心问题水真的可以计时吗？二、探索和研讨：（一）探究：观察水流的速度 材料准备：透明塑料瓶、200 毫升
6、量杯、透明水杯、剪刀、工字钉 1.探究：水流速度是不是均匀？（）教师：请同学们回忆一下，你观察过哪些水的流动现象？生回答：我看过小溪的流水；我观察过水龙头流出的水；我洗澡时留意过花洒的出水情况。（）提问：水流的速度是均匀的吗？有什么办法可以知道呢？如果让你来制作一个观察水流速度的滴漏装置，你打算如何设计呢？生回答：可以往杯子里倒水，然后把水倒出来，观察水流出来的速度是不是均匀的。（）教师：你真会想办法。但杯子的口太大了，水很快就流完了，不容易看清楚。我们可以制作一个滴漏装置来观察水流的速度，下面来学习一下如何制作滴漏装置。2.滴漏装置通常上面是装有水的容器，水可以从容器中流下来，而下面则有另一
7、个接水的容器，展示滴漏装置。（1）去底的透明塑料瓶（2）钻孔的瓶盖（3）有刻度的透明水杯 3.滴漏装置的制作（视频）（1）透明塑料瓶去底，倒过来盛水。（2）在瓶盖上扎一个小孔，让水从小孔缓慢流出。（3）在瓶子里装 200 毫升水，下面用量杯接住流出的水。4.制作滴漏装置的注意事项（1）尽量选择细长的圆形直筒塑料瓶。（2）在瓶盖上扎一个直径约为 2 毫米的小孔。（3）让水能成线状细流缓缓流出。实验需要用到尖锐利器，请注意实验安全。禁止在没有家长指导和协助的情况下进行本实验。5.展示学生制作的滴漏装置（用不同物品代替铁架台）。6.猜一猜：水流是否会以均匀的速度往下流？学生回答：水均匀向下流，水越流
8、越快，水越流越慢 设计意图：测量之前，先组装、熟悉装置并对水流进行观察，以积累直观经验，激发学生思考新的问题。（二）探究 200 毫升水中流出 50 毫升需要的时间。1.教师：同学们的答案都不一样，那谁的答案才是正确的呢？我们做实验来看看水流速度到底是不是均匀的。2.明确任务：我们利用计时器反复测量一下从 200 毫升水中流出 50 毫升水需要多少时间。操作注意事项：预测流出 50 毫升的水需要多少时间。我们用手或橡皮泥堵住瓶孔。往瓶子倒入 200 毫升水。准备好计时器，滴水的同时开始计时。当水流出 50 毫升时，暂停时间并记录。注意：看水位时视线注意要平视。教师：为了提高实验的严谨性，我们要
9、再重新将水加满至 200 毫升，反复三次刚才的实验步骤，做好实验记录。3.出示水流速度记录表。4.教师：请同学们把科学学生活动手册翻到第 7 页，我们需要把活动手册中的记录表格修改一下，把实际时间这一大格分为三小格，分别记录三次实验的数据。5.教师：请学生们暂停视频学习，完成实验后再继续进行学习。6.出示同学们的观察记录表。读出记录表的数据，与学生比较分析数据。6.教师：从数据中我们能发现，如果孔的大小和初始水位高度不变，流出同样多的水，所需的时间是相同的。设计意图：从相同水位流出相同量的水所需的时间，学生凭直觉认为是相同的，通过实际测量会进一步明确这个认识。这个过程也是学生学习、熟悉实验操作
10、方法的过程，从实践和理论两方面为后续研究打好基础。（三）探究 200 毫升水中流出 100 毫升、150 毫升水需要的时间。1.想一想：（1）如果继续流出第二个 50 毫升、第三个 50 毫升，它们的用时相同吗？（2）请你推测一下从 200 毫升水中流出 100 毫升、150 毫升水分别需要多少时间。2.探究：继续流出 100 毫升、150 毫升水分别需要多少时间？（视频）3.出示水流速度记录表。4.教师：请同学们暂停视频学习，完成实验后再继续进行学习。5.出示同学们的观察记录表。读出记录表的数据，与学生比较分析数据。设计意图：水位不同，水流速度是变化的还是不变的，学生凭直觉和观察很难确认，通
11、过重复测量和分析数据，能进一步认识水流的特点。6.研讨：通过两个实验我们能得出什么结论呢？（1）水流速度是匀速的吗？（越来越慢，且不成倍数关系）（2）水流速度受什么因素影响？（同一装置中，水流速度受水位影响，随着水位下降，水流速度越来越慢。）（3）怎样才能让水以均匀的速度往下流？（不断地向瓶中加水，保持瓶中水位不变）设计意图：从前面的研究中，学生注意到水位变化，水流速度也会变化。那么水位保持不变，水流速度是不是不变了呢？再通过实验确认。实验方法相似，学生对水流特点的认识却进一步深化了。（四）探究：古代水钟的结构以及古人是怎样让水以均匀的速度往下滴的。1.出示古代水钟的结构图，指明各部分结构功能
12、。（盛水漏斗中的锥体用来控制流水孔的大小，盛水漏斗边上的泄水孔用来保持水位高低）2.古代水钟的工作原理（水滴以固定的速度滴入圆筒，使得浮标随水量的增加而逐渐上升，带动指针转动，从而显示流逝的时间。）3.想一想：为什么古代水钟里的水不是连成线状往下流，而是一滴一滴往下滴的？你们有没有计算过一天当中水钟流出了多少水呢？4.算一算：（1）如果水每分钟流掉 100 毫升(即 0.1 升），1 小时流掉多少升？一天流掉多少升？0.160=6(升）624=144(升）（2）如果水钟一天换一次水，这些水用大饮料瓶来装的话，需要多少瓶?大饮料瓶一般是 2 升装；1442=72(瓶）5.教师：根据计算所以我们说
13、，水钟的滴漏设计体现了古人们的聪明才智。（1）从节约资源的角度，以及使用方便的角度考虑，都应选择用“滴漏”的方法来计量时间。（2）用滴漏的方法，能尽可能地减少因水位变化而对水下漏速度的影响。6.反思：那么，也请同学们反思一下，你或身旁的人有这种行为吗？（1）同学们平时用水时是否都关紧了水龙头？（2）如果没有关紧水龙头而出现滴水的现象，会浪费多少水资源？设计意图：观察实验获得的认识，要用于实际应用。让学生分析古代水钟计时的方法，可以检验学生对刚刚获得的认知是否真正理解，并加以迁移；通过对储水装置的了解，向学生开展节约资源的教育；还可以指导学生制作自己的水钟，为下一课做好准备。（五）巩固练习 古代
14、人们用来计时的水钟，如图所示，仔细观察，回答下列问题。（1）古代水钟的溢水口，它的作用是（）。（单选）A.使漏斗内水面高度保持不变 B.为了美观 C.让杂质或脏水从溢水口流出 答案：A 解析：保持漏斗内水面高度保持不变，才能准确计时。（2）古代水钟的水从漏斗出水口流入下方容器的速度是（）的。（单选）A.不断加快 B.固定不变 C.不断减慢 答案：B 解析：没有改变水位的高度和流出孔径的大小，所以水是以均匀的速度往下流，速度是固定不变的。下面接水的容器内，浮标会随着水量的不断增加而_（填“升高”或“降低”），从而在刻度上显示出流逝的时间。答案：升高 解析：这是受水型水钟，是把水从漏壶以恒定的流量
15、滴入受水壶，浮在受水壶水面上的漏箭会随着水面上升而指示时间。三、总结 通过今天的学习，我们了解到水之所以能帮助我们计时，是因为水流速度具有以下特点：1.初始水位高度和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致。2.保持水位高度不变，水流的速度不变。用水计量时间（答疑）1.水钟在中国还有其他名称吗？水钟是有其他名称的。在中国，水钟又叫做“刻漏”，“漏壶”。2.水钟有不同的类型吗？水钟分为两种：“受水型”水钟和“泄水型”水钟。“受水型”水钟：底部不开口的容器，记录它用多少时间把水装满。“泄水型”水钟：利用特殊容器记录把水漏完的时间。3.古代铜壶滴漏的原理是什么？（视频）4.多级滴漏计时准确吗？是谁发明的？（视频）5.水钟有缺点吗？水钟的缺点是冬天水会结冰，夏天水会蒸发，这样会影响计时的准确性。