大象版小學(xué)科學(xué)四年級下冊4.5擺鐘的秘密 教學(xué)設(shè)計

4.5《擺鐘的秘密》教學(xué)設(shè)計課題擺鐘的秘密單元第四單元學(xué)科科學(xué)年級四年級教學(xué)分析本課屬于技術(shù)與工程領(lǐng)域，具體包括：了解擺鐘發(fā)明的歷史，探究擺鐘的科學(xué)原理基礎(chǔ)——擺的等時性，進一步探究影響擺的擺動快慢的因素，設(shè)計制作一個一分鐘擺動60次的擺，最后對本單元進行整體回顧與總結(jié)，發(fā)展對技術(shù)工程的認識。本課中有對科學(xué)概念的探究式教學(xué)，又有計時工具模型的設(shè)計與制作實踐活動，是一節(jié)典型的科學(xué)探究與技術(shù)實踐相結(jié)合的科學(xué)課。這兩個內(nèi)容都是很重要的，都要有效地實施。其中，關(guān)于擺的秘密的探究活動是一個典型的對比實驗類探究活動，對于培養(yǎng)學(xué)生探究意識與探究能力的提升很有意義。雖然教材的閱讀部分已經(jīng)呈現(xiàn)了擺的等時性的科學(xué)概念，教學(xué)中還是應(yīng)該將這一內(nèi)容按照科學(xué)探究的一般過程和方法進行規(guī)范教學(xué)，這個實驗探究活動也會為后續(xù)技術(shù)類的實踐活動提供科學(xué)原理與實踐經(jīng)驗方面的支撐。學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道同一個擺，擺的擺動快慢是一定的。擺的快慢與擺線長短有關(guān)，擺線越短，擺動越快。調(diào)節(jié)擺線長度，可以制作一個一分鐘擺動60次的擺。2、實驗探究擺的等時性和影響擺動快慢因素，形成科學(xué)概念。能依據(jù)擺的科學(xué)原理制作一個一分鐘擺動60次的擺，發(fā)展科學(xué)探究能力和動手實踐能力。3、愿意用實驗的方法探究并發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理，喜歡動手做，并發(fā)展實事求是、認真細致的科學(xué)精神。4、體會到人類的不斷追求，不斷產(chǎn)生的新需要和科學(xué)原理的新發(fā)現(xiàn)都促進了科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)課件：伽利略發(fā)現(xiàn)擺的科學(xué)原理、惠更斯發(fā)明擺鐘的事跡資料。學(xué)生實驗材料：鐵架臺、線繩、同體積形狀不同質(zhì)量的擺錘三個、直尺、量角器、記錄單等。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課師：同學(xué)們好，在上節(jié)課，從單級漏刻到多級漏刻，我們認識了我國古代計時的主要儀器漏刻，知道了通過控制漏壺中的水位恒定，使水的流速保持穩(wěn)定，讓計時越來越精確。但水鐘卻不易攜帶，不斷的補水也很麻煩。為了解決這些問題，人類繼續(xù)研究，終于發(fā)明了更方便、更準(zhǔn)確的計時工具——擺鐘。老師先給大家講一個擺鐘發(fā)明的故事……。（播放視頻）師：我們來看這就是擺鐘，從外觀看，它的上半部分是鐘盤，鐘盤上有表盤、時針和分針，下半部分是一個單擺，由金屬的擺線和擺錘兩部分組成。擺鐘是怎樣實現(xiàn)準(zhǔn)確計時的呢？師：想要了解這些問題，我們先來做一個擺，研究一下擺的運動有什么規(guī)律。觀看視頻，了解科學(xué)家伽利略、惠更斯發(fā)現(xiàn)擺。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。講授新課（二）擺的實驗師：制作擺需要用一條細線作擺線，上端固定，下端掛上一個小重物作為擺錘，這樣就組成了一個簡單的擺。輕輕地拉開擺錘，使擺繩繃直，形成一個角度叫擺角，然后松手，讓擺錘自由擺動。生活中有沒有跟擺類似的裝置？生：秋千有點像。生：游樂場的海盜船也像。師：研究擺動的運動規(guī)律，還需要秒表計時。讓我們來測量一下擺每10秒擺動的次數(shù)。我們在實驗中需要注意的是：怎樣算擺動1次？我們看到擺錘從一側(cè)的最遠點A擺動到另一側(cè)的最遠點B，再擺回到原來的位置，這樣往返是一個周期，算擺動1次。師：對！它們的運動都是擺動。觀察這個擺的擺動，我們一起用秒表計時，看看10秒擺動幾個周期，老師負責(zé)計時，大家一起數(shù)次數(shù)。開始，.5.6.7，停！我聽到有同學(xué)數(shù)到了8次，有同學(xué)數(shù)到了7次，怎么回事？生：應(yīng)該是7次，因為您喊停的時候，擺錘沒有擺回到頭，所以不應(yīng)該算。師：對！我們一定目不轉(zhuǎn)睛地看才行。都會做了嗎？生：會了。師：要注意小組成員的配合，實事求是地記錄。好了，各組可以做了，要做三次。（小組合作實驗）師：匯報一下你們的測量結(jié)果。生：我們的擺10秒擺動了8次。生：我們的都是9次。生：我們?nèi)蔚臄?shù)不一樣，一次是7次，另兩次都是6次。師：那你們怎么想？生：我們想再做幾次看一看。師：很好，首先表揚你們實事求是地記錄了數(shù)據(jù)，多做幾次是個好方法。師：我們自己組和自己組的三次數(shù)據(jù)比一比，會發(fā)現(xiàn)什么？生：我們發(fā)現(xiàn)我們組的擺每10秒擺動的次數(shù)是一樣的。生：我們發(fā)現(xiàn)每次測量結(jié)果都差不多。師：這說明你們自己小組的擺擺動的快慢是怎樣的？生：是一樣的。生：是相同的。師：我們也可以這樣說，對于同一個擺，擺動的快慢是一定的，這叫做擺的等時性。正是擺具有這個特性，人們才能利用這個科學(xué)原理發(fā)明了擺鐘，就像水鐘的發(fā)明一樣。還記得水鐘是利用了什么科學(xué)原理嗎？生：是水流的等時性。師：好了，我們現(xiàn)在要把全班的數(shù)據(jù)放到一起再看看，有什么新發(fā)現(xiàn)？生：我們發(fā)現(xiàn)都是10秒，擺動次數(shù)卻不一樣。師：為什么會這樣呢？先不著急提出自己的想法，現(xiàn)在你們可以離開座位，到別的組看一看，也可以作個小記者，采訪一下，看看能不能對你思考擺的快慢和什么因素有關(guān)的問題有所幫助。（生組間觀察交流）師：好了，現(xiàn)在誰能回答一下這個問題？生：我覺得擺的快慢和擺錘有關(guān)系。師：什么關(guān)系？生：擺錘越重，擺得越快。師：為什么這樣想？生：我發(fā)現(xiàn)2組的比我們的擺得快，他們的擺錘是鐵的，我們的是塑料的。師：別的組有也這樣想的嗎？生：我們也是這樣想的。師：你們這樣想的理由又是什么呢？和一組的理由一樣嗎？生：我們玩過秋千，覺得重的人擺起來快。師：是你們覺得，還是把輕重不同的人做過對比實驗研究？生：是我們覺得。師：那你們認為你們的觀點一定正確嗎？生：不一定，還需要通過對比實驗來找證據(jù)。師：還有沒有其他的觀點？再回答時，請先說出你猜是什么因素影響擺的擺動快慢，再描述具體怎么影響的，最后說出你這樣猜的證據(jù)，可以嗎？生：老師，我們組猜想擺角會影響擺的快慢，擺角越大，擺動越快，因為我們想擺錘抬得越高，往下擺的速度會越快一些。生：我認為是擺角越小，擺動越快，因為擺角小的時候，擺動起來距離短，所以會快。師：真有意思，你們的猜想中有部分是相反的，其他同學(xué)怎么看？生：好像都有些道理。師：還有別的猜想嗎？生：沒有了。（停頓了一下之后）師：我看到有同學(xué)又舉手了，我們請他說說。生：我覺得也有可能是擺線的長短，擺線越長，擺得越慢。因為如果擺線很長很長，擺一個周期應(yīng)該會時間也很長。師：你怎么想到是擺線的長度呢？生：我看大家都沒提到擺線，就想沒準(zhǔn)正確答案也許就是擺線呢。師：原來你是從這個角度想的，也很好！我們一起匯總一下大家的猜想，影響擺的擺動快慢的因素可能有三個：擺錘的輕重、擺角的大小、擺線的長短，是這樣嗎？生：是。師：我們今天做的實驗都是對比實驗。還記得我們學(xué)過的對比實驗的要求嗎？生：對比實驗只能有一個不同條件，其他條件都要相同。師：要注意這一點，例如要研究擺錘的輕重是否影響擺動快慢的問題時，不同條件和相同條件分別是什么？生：一個不同條件，是擺錘不同，其他的條件擺線長短、擺角大小都要相同。師：老師給你們準(zhǔn)備的是三種擺球，它們大小和形狀是一樣的，制作材料不一樣，分別是鐵球、木球、塑料球。師：下面由各小組自己選擇要研究的猜想，研究幾個都可以，但每個實驗一定要多做幾次，最少做三次，并實事求是地干什么？生：記錄數(shù)據(jù)！師：對！我們對自己測得的每個數(shù)據(jù)要尊重，如實地記錄在記錄單里。（小組選擇問題進行自主探究）師：好了，老師注意到大家都有了一些收獲。下面各小組開始匯報你們的研究。匯報時這樣描述：先說一下你們研究的是哪種猜想，原來是怎么想的，再展示你們記錄的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)最后得出的是什么結(jié)論。哪個組先匯報？生：我們研究的是擺錘的輕重，我們原來認為擺錘越重，擺動越快。大家看我們的數(shù)據(jù)：擺錘重時，都是8次，擺錘中和輕時也都是8次，所以我們的結(jié)論是擺錘的輕重不影響擺動快慢。師：其他組也有研究擺錘輕重的嗎？和他們的結(jié)論一樣嗎？生：一樣。師：繼續(xù)匯報。生：我們?nèi)齻€猜想都做了，發(fā)現(xiàn)是擺線的長度影響擺的快慢。師：把你們的證據(jù)一起拿給大家看看。生：……師：有沒有不同意見？生：我們覺得擺角大小也會影響擺的快慢，我們發(fā)現(xiàn)擺角大的時候比擺角小的時候次數(shù)多一點。師：多多少？生：多一點，多不到半次。師：你們的認真精神值得表揚。我們是不是可以這樣描述：擺角的大小也會對擺的快慢產(chǎn)生一點小的影響？可以嗎？生：可以。學(xué)生分組實驗，探討擺的快慢和哪些因素有關(guān)。教師在學(xué)生的實驗過程中，不斷的引導(dǎo)和幫助。講授新課（三）匯報交流師：現(xiàn)在讓我們來看看我們的收獲吧！師：如果你家的擺鐘總是比電視上的準(zhǔn)確時間慢，你能根據(jù)今天學(xué)習(xí)的知識提個建議嗎？生：因為擺的快慢受擺線長短影響，擺線越短，擺得越快。所以，可以把擺線調(diào)短一下試試。師：剛才我們研究了擺的快慢與什么因素有關(guān)的問題，我們通過實驗證實了擺線的長短對擺的擺動快慢的影響是最明顯的。意大利的天文學(xué)家、物理學(xué)家和工程師伽利略是第一個發(fā)現(xiàn)單擺運動規(guī)律的科學(xué)家。伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的運動規(guī)律，但真正應(yīng)用這一規(guī)律并發(fā)明擺鐘的是荷蘭科學(xué)家惠更斯?；莞菇邮苜だ躁P(guān)于單擺運動的分析，把單擺用于鐘表裝置，發(fā)明了擺鐘。師：今天我們要接受一個挑戰(zhàn)任務(wù)：做一個每分鐘擺動60次的擺，也就是每秒鐘擺動1次，有信心迎接這個挑戰(zhàn)嗎？生：有！師：小組先商量一下怎么做。（小組制訂制作計劃）師：匯報一下你們的計劃。生：我們上節(jié)課量了一下，我們組的擺每10秒擺動了7次，擺線長是約50厘米，需要把擺線縮短，我們打算每次縮短5厘米試一試，看看最后擺線多少厘米長會一分鐘正好擺動60次。師：這個方案好！尤其是每次縮短5厘米的設(shè)計很實際。生：我們想先做一個短的擺，再把擺線加長，一點點試。師：大家覺得他們的計劃怎樣？生：可以，就是一次次接擺線有點麻煩。生：我們可以先準(zhǔn)備一根長擺線，從短的一點點放長呀？生：那就沒問題了。師：還有嗎？生：老師，我們想先查資料，看看過去人們是怎么試的，看看最后的擺線是多長。師：看來你們是從本單元的學(xué)習(xí)過程中有了收獲，也很好，不過現(xiàn)在收集資料有點來不及了，今天先試試，課后再去收集資料，驗證一下我們今天的成果可以嗎？生：好的。師：由于這是一個需要不斷嘗試的過程，所以老師給大家充足的時間，直到成功為止，要有耐心。（生小組合作完成制作）師：展示一下你們的偉大成就吧！生：我們最后的結(jié)果是，擺線長25厘米時，擺一分鐘能擺60次。師：其他組呢？生：我們的也是。生：我們的差不多。師：為我們的成功鼓掌！同學(xué)們，《精確時間的步伐》這個單元的學(xué)習(xí)到這里就要結(jié)束了。在這個單元里，我們了解了人類對計時工具的發(fā)明歷史，也自己動手制作了一些計時工具的模型。想必你也逐漸了解了人們對于精確計時的不懈追求，以及精確計時對社會發(fā)展的意義，是不是也想?yún)⑴c其中呢？最后，老師還想請你思考：人類為什么能發(fā)明這些計時工具呢？我們從其中學(xué)到了什么寶貴的精神財富呢？生：因為人類一直想制造出更準(zhǔn)確、方便的計時工具。生：因為我們總希望測時間越準(zhǔn)越好。師：計時工具的發(fā)明除了有人類不斷增長的需求外，還有什么原因呢？生：還要有科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)。生：就像伽利略發(fā)現(xiàn)了擺的等時性，惠更斯利用這個規(guī)律發(fā)明了擺鐘一樣。生：水鐘也是，水鐘利用的是水流的等時性原理。師：真的很好！這些收獲你們要記在自己的腦子里。我們從科學(xué)家、發(fā)明家身上學(xué)到了什么寶貴的科學(xué)精神呢？生：愛動腦筋。生：喜歡動手制作。生：不怕困難。生：要學(xué)會制訂計劃。生：……。師：真是收獲滿滿呀！學(xué)生通過實驗，根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論，擺的快慢和擺線的長短有關(guān)系，和擺角的大小有關(guān)系。教師根據(jù)學(xué)生對知識的掌握，提出挑戰(zhàn)性活動，每分鐘擺動60次的擺。板書設(shè)計鐘擺的秘密擺線、擺錘擺的快慢：擺線長短、擺角課后反思本課的主要活動是改進小水鐘，核心無疑是在“改進”這個任務(wù)的完成。它體現(xiàn)了技術(shù)工具的發(fā)明和發(fā)展不是一蹴而就的，而是不斷地改進與進化的，這種變化是基于人類不斷追求的基礎(chǔ)上的。當(dāng)我們將研究的重點聚焦于想辦法保持水面不變的難題時，學(xué)生首先想到的是人工加水的方法，教師沒有武斷地提出不足予以否定，