.摆的研究

【教学目标】：（一）科学概念摆的摆动快慢与摆绳的长度有关。同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。（二）过程与方法经历改变和推测摆的快慢与哪些因素有关的过程，并展开实验研究得出结论，具体有：1.能够根据现象提出“摆的快慢与什么因素有关”的研究问题，并进行推测；2.能够根据推测进行改变“摆锤的重量”、“摆绳的长度”对摆的次数是否产生影响的实验研究。3.能够通过测量、搜集、记录的数据分析实验结果。（三）情感、态度、价值观1.意识到精确测量结果的得到是需要反复测量的。2.认识到在实验中通过细心观察，发现新的问题是很重要的。3.感受合作探究的快乐，对新问题有继续研究的欲望。【教学重难点】重点：进行改变摆的摆锤重量、摆的摆绳长度对摆的次数是否产生影响的实验研究。难点：控制实验中的其他因素，经过反复的测量收集真实可信的数据，保证研究结果的精确性。【教学准备】课件、铁架台、棉线、钩码、数据记录单、电子表、曲别针【教学过程】一、引发问题、揭示课题1.出示课件：荡秋千师：这个小人在干什么？跟我们学习过的什么像？1.课件出示一个简易摆。师：这是什么？怎么构成的？有关它你知道些什么？师：在细线的一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽略不计，球的直径比线长短得多，这样的装置叫单摆。指着课件说出摆绳和摆锤。通过上节课的学习和观察认识到摆具有等时性，即同一个摆在自由摆动的过程中快慢没有变化，在相同时间内摆动的次数是一定的。这是对同一个摆说的，那不同的摆在自由摆动时快慢一样吗？同学们，你们看老师的这两个摆在自由摆动。它们摆动的一样吗？我们数一数它们15秒钟能摆多少次。（教师示范，并强调：我们在数的时候，手拿着摆锤，摆线要拉直；实验时，将手轻轻一放，不要用力去推，摆出去，再回来，这样往返一次，我们叫做摆动一次，数1。）你们想不想自己做个摆来试一试呢？2．让学生用桌上的材料做一个摆，并且听老师的口令数摆的次数。（1）.学生制作一个摆。（2）.听老师口令数15秒内摆摆动的次数。师：我们实验三次。同学们把你们的次数自己也记录下来以备后面再用。3．学生汇报摆的次数，老师在黑板上记录。4.引导学生根据观察到的现象和各组测得的摆的次数，提出问题。师：“你们发现了什么？”（摆的快慢不一样。）“有什么问题要问吗？”（为什么摆的快慢会不一样呢？摆的快慢与什么有关呢？等等。）5.揭示课题，出示课题。今天，我们就来研究摆的快慢与哪些因素有关。二、用摆做实验：1．师：你们认为摆的快慢与什么有关呢？2．梳理本节课的研究问题：摆的快慢与摆幅的大小有关？与摆锤的重量有关？与摆绳的长短有？课件出示问题。师：这些只是我们现在的猜测，还得找证据证明。我们怎样来证明呢？生：通过做实验来证明。3.引导学生回忆上节课得出来的结论。师：上节课我们初步认识了摆。通过上节课的学习，我们已经知道摆的什么对摆的快慢影响不大？生：摆的幅度对摆的快慢影响不大。师：我们知道摆幅的大小对摆的快慢影响不大，但是做实验时摆幅能不能太大？生：摆幅不能太大？师：所以，这节课我们就摆锤的重量和摆绳的长度对摆的快慢的影响进行研究。记住：在做实验时摆角一定要小，让摆小幅度的摆动。下面我们就用摆做实验来研究。4.对摆锤大小、摆绳长度两个因素，分别展开实验教学。（1）实验一：摆的快慢是否与摆锤的重量有关？a、改变摆锤重量的实验讨论：为了证明摆锤的轻重与摆的快慢到底有没有关系，这个实验可以怎样来操作？（学生回答后继续追问：（1）改变的是什么条件？哪些条件需要尽量保持不变？（2）是不是做一次就可以了呢？（3）分析数据时一定弄清楚是有关还是无关，如有关要分析出有怎样的关系。）（课件提示：1.我们研究摆锤的重量就是看不同重量的摆锤摆动的次数有什么不同。2.改变摆锤的轻重，摆幅、摆绳保持不变。3.分析数据时一定弄清楚是有关还是无关，如有关要分析出有怎样的关系。）b、学生拿出示记录表。师述：老师给大家已经准备好了实验材料，我们就以15秒为时间界限，分别测三次，看看最后能发现什么？准备好了吗？静悄悄的开始，比比哪组效率高！师：前面我们已经做过一次了，把上次的数据记录下来就可以了。c、学生实验。‹1›增加一个钩码，使摆锤的重量是原来的两倍，但绳长保持不变。观察摆在15秒内的摆动次数，并做好记录。‹2›再增加一个钩码，使摆锤的重量是原来的三倍，绳长仍然保持不变。观察摆在15秒内摆动的次数，同时做好记录。（师巡视指导，找好记录）d、数据反馈、汇报小结。（展示两个小组数据，谈谈我们的发现：摆的快慢与摆锤的重量无关。）看看自己小组的数据，支持这一结果的小组举手！如不支持，拿出来分析。现在我们可以确定的说：摆的快慢与摆锤重量有关吗？（课件出示：错号）（2）下面我们再看看摆的快慢是否与摆绳的长度有关。a、改变摆绳长度的实验讨论：为了证明摆绳长度与摆的快慢到底有没有关系，我们怎样来证明呢？这个实验又可以怎样来操作？（学生回答后继续追问：（1）要改变什么条件？哪些条件需要保持不变？（2）还是要做几次就可以了呢？（3）分析数据时一定弄清楚是有关还是无关，如有关要分析出有怎样的关系。））（课件提示：研究摆绳的长短就是看摆绳长短不同的摆摆动次数有什么不同。）b、学生实验。‹1›不改变摆锤的重量（只用一个钩码），把绳长增加到原来的两倍，同样观察摆在15秒内摆动的次数，并做好记录。（这里我们只需要记录两倍绳长的摆动次数，因为前面我们已经做过原来绳长的摆动次数的观察记录。）‹2›不改变摆锤的重量（只用一个钩码），把绳长增加到原来的三倍，同样观察摆在15秒内摆动的次数，并做好记录。（师巡视指导，找好记录）c、数据反馈、汇报小结。（展示两小组数据，谈谈我们的发现：摆的快慢与摆绳长度有关，同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。）其他组的数据，支持这一结论的举手。如不支持，拿出来分析。d、现在我们可以确定的说：摆的快慢与摆绳长度有关吗？（课件出示：对号）三、摆的快慢与什么有关：1、师：通过刚才的两个实验，你能回答这个问题了吗？摆的快慢与绳长有关吗？与摆锤的重量有关吗？我发现：摆的摆动快慢与（摆绳长度）有关。那说明：摆的摆动快慢与（摆锤轻重）无关。2．什么样的摆摆动得慢，什么样的摆摆动得快，你是怎么知道的？通过实验发现摆绳越长摆动得越慢，摆绳越短摆动得越快。四、拓展研究：1．出示演示实验装置：这里有两个摆，摆绳的长度相同，下面悬挂的摆锤粗细相同而长度不同，摆动的快慢会一样吗？2．先推测一下，并说一说自己这样判断的理由。3．演示并观察：让两个摆在相同幅度下同时摆动，观察其现象。4．通过刚才的观察，我们有什么新的发现？或者有什么疑问？请同学认真思考。5、师可根据学生实际情况进行引导：虽然这两个单摆的摆绳一样长，但是他们的摆长却是不一样的。其实，摆的长度并不等同于摆绳的长度，真正的摆长是指支架到摆锤重心的距离。（课件出示P61图片，红色线条指出两条摆长。）6、小结：摆的快慢与摆长有关。摆的研究教学目标过程与方法：1、能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设；2、能够根据假设设计实验进行实验验证；能测量在单位时间内摆动的次数。3、能够使用“控制变量”的方法，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据。科学知识：1、知道摆的快慢与摆长有关。摆长越长，摆得就越慢，反之则快。2、认识到“控制变量”是一种搜集证据的重要方法，知道可以用数据分析实验结果。情感态度与价值观：1、体会反复实验获取可靠测试结果的重要性；2、体验到对待科学研究要持严谨的态度；体验合作、发现摆的规律的乐趣。教学重难点重点：经历改变摆的摆锤重量、摆动幅度、摆绳长度对摆动次数是否产生影响的实验活动过程。难点：在研究中会对自己的实验结果进行分析，并根据自己的分析得出科学的结论，了解影响摆摆动快慢的原因。教学准备：分组：铁架台、摆线（40厘米）、摆锤（木质、铁质）、夹子（用来固定线）、记录表。课件、计时钟表教学设计：一、导入师：知道古时候人们是用什么计时的吗？生：沙漏……师：（课件出示：日晷、沙漏、古代水钟）这些计时工具只能给人们一个大概的时间，不精确。直到400多年前荷兰科学家惠更斯根据伽利略对摆的发现，发明了能精确计时的摆钟，咱们来认识一下。（视频：摆钟来回摆动）师：摆钟最大的奥秘就在这个“摆”上。今天，我们就要像伟大的科学家伽利略一样，对“摆”进行研究。（课件出示课题）【从古代计时工具引到摆钟，知道摆钟能精确计时的秘密在于“摆”，从而激发孩子对研究“摆”的兴趣】二、认识“摆”（课件出示“摆”）师：看一看，它由几部分组成？（学生自由说）在科学中，我们把这根长长的绳子叫摆线，下面圆圆的重物叫摆锤。（课件出示并板书：摆线、摆锤）师：咱们认识了摆，那么老师是怎么做摆的呢？仔细观察。这根绳子当……（生：摆线），这个当……（生：摆锤）。（出示铁架台）摆线可长可短，夹子固定。一个摆就做好了。（边演示边讲解）师：可以怎么玩？（学生自由说）师：好，就按你们说的玩，不过咱们玩也有讲究，拿摆时，用两个手指夹住摆锤，轻轻放开手指，不用力推，抓住摆锤，他就停下来了。（边讲解边演示）师：（师不同角度放摆）你观察到什么？（学生说）你用手势表示一下，（学生用手势理解摆幅）像这样摆摆动起来的幅度，我们叫摆幅。（板书：摆幅）【认识“摆”，为学生做摆，玩摆，猜测摆的快慢与什么有关奠定基础。】三、测量摆师：想知道老师做的这个摆10秒钟能摆动几下吗？那摆的摆动怎样算一下？（生：来回算一下）手势怎样表示？（计时员计时，学生数次数，教师操作，师生共同完成）师：老师还想做一个摆。（摆线短些，木质摆锤）这个摆能摆动几次呢？（师生共同完成）【交待清楚怎样测量摆动的次数，为后面实验时搜集准确的数据做好铺垫。两个摆线长短不同、摆锤轻重不同、摆幅大小不同的摆在相同时间10秒内摆动次数不一样，其目的就是为了便于学生发现问题，对影响摆动快慢的因素做出推测，激发学生探究摆动快慢与什么因素有关的兴趣。】四、研究摆的快慢师：你有什么发现，或疑问？（生：同样的10秒，摆摆动的次数为什么有快有慢？）师：你觉得摆的快慢会跟什么有关？（学生猜测，并板书学生的猜想）【到底是什么原因影响了摆动的快慢、学生发表自已的意见，做出种种猜测，似每个人谈的都有道理、可是又都说不清楚。因此学生探究的兴趣就更加浓厚。】师：这些都是同学们的猜想，想不想知道自己猜的是对，是错呀？用什么办法？（生：实验验证）师：摆线长短影响摆动快慢这个猜想，我们可以怎样设计这个实验？研究名称控制因素摆线长短摆幅的大小摆锤轻重研究摆线长短研究摆幅大小研究摆锤轻重（学生设计方案）师：为了让对比实验明显些，摆线一长一短明显些。摆锤呢？（不变）摆幅？（不变）师：也就是会说，咱们研究的是摆线长短，那我们只改变摆线长短，其他的摆锤、摆幅都不变。师：明确了这些因素的控制，大家再想一想，如果让我们的研究更加科学，操作更加精确，在实验中，我们还要注意些什么？（学生自由说）师引导：一次实验就够了吗？（干扰不算，统一做3次）三次实验就有三个数据，怎么处理？（就平均数）如果让两个实验同时做有什么好处？（省时、计时精确）两个摆锤由一人操作，还是两人操作？（一人操作，反应快慢一样）师：咱们来看一下实验小提示。（课件出示）根据刚才咱们的设计，同学们分工合作，一起来验证摆线长短的猜想。【小学生在制订实验的方案时，常常考虑不周到。教师以引领者的身份启发学生思考，完善实验方案．有助于发展学生的思维能力。长期这样，学生考虑问题、制订实验方案的能力应付获得提高。】（学生实验）师：咱们来交流一下，把你们的发现告诉大家，其他同学仔细听，跟你们研究的结果一样吗？（板书学生的发现）小结：刚才我们先设计实验，动手操作，分析数据，最终得出结论，摆动快慢与摆线长短有关，摆线越长，摆动越慢，摆线越短，摆动越快。师：下面两个猜想，可以怎么做？咱们分组实验，并完成记录表。（学生分组实验）（交流汇报）【由于课堂上时间有限，学生的自身特点，采用先扶后放，先一起研究摆线的长短，再让各组自由选择实验课题，汇报时再交流、分享各个实验数据，动手前把需要交待的问题