1、1 4.4.机械摆钟机械摆钟 【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
2、代常见的计时工具，有日晷和水钟，借助这些工 具我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？
3、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
4、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
5、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， 2 第三步组装完成，这就是一个摆，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
6、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
7、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 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
8、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
9、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】
