資源簡介

(共22張PPT)
4 機械鐘擺
教科版 五年級上
新知講解
擺鐘是通過怎樣的方式計時的呢
像日晷、水鐘、沙漏等簡易的時鐘，已經可以讓我們知道大概的時間，但是人們總希望有更精確的鐘表。擺鐘的出現大大提高了鐘表的精確度。
擺鐘是一種時鐘，由荷蘭物理學家克里斯·惠更斯發明于1656年。擺鐘根據單擺定律制造，用擺錘控制其他機件，使時鐘走的快慢均勻，一般能報時，但要用發條來提供能量使其擺動。
新知講解
1
觀察鐘擺運動的特點。
1.了解擺鐘的結構。
擺鐘的出現大大提高了計量時間的精確度。擺鐘為什么可以這么精確呢 請仔細觀察擺鐘的結構。
鐘面
擺繩
擺錘
}
鐘擺
}
擺鐘
機械擺鐘的幾個主要部件是齒輪操縱器、擺錘、垂體和齒輪。
新知講解
擺來回往返計1次（從起點回到起點）
怎樣算1次？
1
新知講解
1
2.測量鐘擺1分鐘擺動的次數
實驗材料:秒表1個，鐘擺1個。
實驗步驟:(1)放平鐘擺，確定鐘擺擺動的起始位置。
(2)測量鐘擺1分鐘擺動的次數。
(3)重復3次，做好記錄。
60次
60次
60次
新知講解
1
實驗現象:鐘擺每分鐘都擺動60次。
實驗指導:鐘擺往返一次算擺動一次，即從一側最高點開始，到另一側最高點再折回至起點(如圖:a-b-a)，我們可以伸出手指跟著一起擺動，這樣便于計數。為了減小實驗誤差，要重復3次實驗。
a
b
實驗結論:同一鐘擺在相同時間內，擺動的次數是相同的，這就是擺的等時性。
新知講解
2
觀察我們的擺。
1.自制一個擺， 觀察擺運動的特點。
實驗材料:一根細繩、一個小重物(螺母或鉤碼等)、鐵架臺、秒表等。
實驗步驟:
(1)拿一根細繩， 上端固定在鐵架臺上，下端掛上一個小重物(螺母或鉤碼等)，做成一個簡單的擺，如圖所示。
新知講解
2
(2)使擺偏離豎直方向一定的角度然后讓其自由擺動。擺動時注意幅度不要太大，測量并記錄它1分鐘擺動的次數。
(3)重復3次，測量并記錄我們的擺1分鐘援動的次數。
實驗指導:避開鐵架臺支架將擺繩自然拉直，擺的角度(擺繩與豎直方向的夾角)聽到口令后輕輕放開，讓其自由擺動。
新知講解
2
實驗記錄:
90次
90次
90次
實驗分析:通過實驗數據我們發現，單擺在相同時間內擺動的次數是相等的。
實驗結論:同一個單擺在相同時間內擺動的次數是相等的。
新知講解
2
2.讓我們收集全班各組的實驗數據，你有什么發現
我們再測一次！
擺動的幅度越來越小了。
1分鐘時間到。
新知講解
2
實驗記錄:
不同的單擺擺動次數記錄表
日期:
第一次 第二次 第三次
1 90次 90次 90次
2 72次 72次 72次
3 60次 60次 60次
次序
序號
擺動次數
新知講解
2
實驗分析:通過比較各組的實驗數據我們發現:
同一個單擺在相同時間內擺動的次數是相等的，不同的單擺在相同時間內擺動的次數不一定相等。
實驗結論:不同的單擺在相同時間內擺動的次數不一定相等。
新知講解
觀察鐘擺運動的特點
新知講解
機械擺鐘
新知講解
1.
根據統計結果，說說有什么發現。
1.同一個單擺在相同時間內擺動的次數是相等的，這就是單擺的等時性。
2.不同的單擺在相同時間內擺動的次數不一定相等。
秋千相當于一個擺。
新知講解
2.
我們還觀察到擺的運動有什么特點
單擺實驗中，我們發現擺的方向會逐漸偏轉，而且擺動時擺幅會逐漸變小，最后停止擺動。這是因為在擺動過程中總有阻力存在，擺的機械能逐漸減少。
在一定時間里鐘擺的擺動基本不會出現這樣的情況，但鐘擺也不可以永遠擺下去，它的擺幅會逐漸減小，最后停止，所以要用發條來提供能量，使其擺動。
課堂練習
判斷題。
1.機械擺鐘不受天氣和溫度的影響。( )
2.所有的擺每分鐘擺動的次數都是60次。( )
3.擺具有保持擺動方向不變的特點。( )
4.在觀察擺鐘在相同時間內擺動次數是否相同時，需多次記錄其擺動次數。( )
5.在“觀察擺運動的特點”的實驗時，如果擺捶碰到了鐵架臺或其它東西后，實驗需重新做。( )
6.隨著計時工具越來越先進，計時的精確度也越來越高。( )
7.同一個單擺每擺動一次所需的時間是一樣的。( )
√
√
×
×
√
√
√
課堂練習
選擇題
1.像鐘擺這樣的運動叫做( )。
A.移動 B.擺動 C.浮動
2.就一個擺來說，它在每個l0秒鐘內( )。
A.擺動的次數不相同 B.擺動的次數相同 C.擺動的次數有時相同，有時不相同
3.下列選項中，按照計時器發明的時間先后順序排列正確的是( )。
A.日晷 沙漏 擺鐘 機械表 電子表
B.沙漏 擺鐘 日晷 電子表 機械表
C.日晷 機械表 擺鐘 沙漏 電子表
B
A
B
課堂總結
機械擺鐘
通過本節課的學習，我們通過閱讀資料、制作單擺等活動，知道擺的等時性，即同一個單擺在相同時間內擺動次數相同，根據這種性質人們制成了擺鐘，使時間的計量誤差更小。同時，也知道不同的擺擺動快慢并不相同。
板書設計
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教科版五上第三單元第4課《機械擺鐘》教學設計
課題 機械擺鐘 單元 三 學科 科學 年級 五
學習目標 1.同一個單擺在相同時間內擺動次數相同，這就是擺的等時性。根據這種性質人們制成了擺鐘，使時間的計量誤差更小。2.能較準確地重復觀測鐘擺及自制擺每分鐘的擺動次數。3.能根據鐘擺的特點動手制作一個單擺。4.準確地測量擺的擺動次數，理解重復實驗的意義。5.發展對計時工具研究的興趣。6.了解社會的需求是科學技術發展的動力。
重點 動手制作一個單擺并觀察和測量單擺在相同時間內擺動的次數。
難點 通過觀測理解擺的等時性。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 擺鐘是通過怎樣的方式計時的呢 像日晷、水鐘、沙漏等簡易的時鐘，已經可以讓我們知道大概的時間，但是人們總希望有更精確的鐘表。擺鐘的出現大大提高了鐘表的精確度。擺鐘是一種時鐘，由荷蘭物理學家克里斯·惠更斯發明于1656年。擺鐘根據單擺定律制造，用擺錘控制其他機件，使時鐘走的快慢均勻，一般能報時，但要用發條來提供能量使其擺動。 學生根據舊知回答問題。 聚焦課題。
講授新課 探索：觀察鐘擺運動的特點。1.了解擺鐘的結構。擺鐘的出現大大提高了計量時間的精確度。擺鐘為什么可以這么精確呢 請仔細觀察擺鐘的結構。 機械擺鐘的幾個主要部件是齒輪操縱器、擺錘、垂體和齒輪。怎樣算1次？擺來回往返計1次（從起點回到起點）2.測量鐘擺1分鐘擺動的次數實驗材料:秒表1個，鐘擺1個。實驗步驟:(1)放平鐘擺，確定鐘擺擺動的起始位置。(2)測量鐘擺1分鐘擺動的次數。(3)重復3次，做好記錄。實驗現象:鐘擺每分鐘都擺動60次。實驗指導:鐘擺往返一次算擺動一次，即從一側最高點開始，到另一側最高點再折回至起點(如圖:a-b-a)，我們可以伸出手指跟著一起擺動，這樣便于計數。為了減小實驗誤差，要重復3次實驗。實驗結論:同一鐘擺在相同時間內，擺動的次數是相同的，這就是擺的等時性。觀察我們的擺。1.自制一個擺， 觀察擺運動的特點。實驗材料:一根細繩、一個小重物(螺母或鉤碼等)、鐵架臺、秒表等。實驗步驟:(1)拿一根細繩， 上端固定在鐵架臺上，下端掛上一個小重物(螺母或鉤碼等)，做成一個簡單的擺，如圖所示。(2)使擺偏離豎直方向一定的角度然后讓其自由擺動。擺動時注意幅度不要太大，測量并記錄它1分鐘擺動的次數。(3)重復3次，測量并記錄我們的擺1分鐘援動的次數。實驗指導:避開鐵架臺支架將擺繩自然拉直，擺的角度(擺繩與豎直方向的夾角)聽到口令后輕輕放開，讓其自由擺動。實驗記錄:實驗分析:通過實驗數據我們發現，單擺在相同時間內擺動的次數是相等的。實驗結論:同一個單擺在相同時間內擺動的次數是相等的。2.讓我們收集全班各組的實驗數據，你有什么發現 實驗記錄:不同的單擺擺動次數記錄表 日期：實驗分析:通過比較各組的實驗數據我們發現:同一個單擺在相同時間內擺動的次數是相等的，不同的單擺在相同時間內擺動的次數不一定相等。實驗結論:不同的單擺在相同時間內擺動的次數不一定相等。研討：根據統計結果，說說有什么發現。1.同一個單擺在相同時間內擺動的次數是相等的，這就是單擺的等時性。2.不同的單擺在相同時間內擺動的次數不一定相等。我們還觀察到擺的運動有什么特點 單擺實驗中，我們發現擺的方向會逐漸偏轉，而且擺動時擺幅會逐漸變小，最后停止擺動。這是因為在擺動過程中總有阻力存在，擺的機械能逐漸減少。在一定時間里鐘擺的擺動基本不會出現這樣的情況，但鐘擺也不可以永遠擺下去，它的擺幅會逐漸減小，最后停止，所以要用發條來提供能量，使其擺動。 學生猜測。觀察鐘擺是怎樣來計量時間的。小組活動。小組合作制作一個單擺，并測量固定時間內，單擺擺動的次數，完成記錄單。交流匯報。思考問題。觀看視頻資料。 了解學生對擺鐘已有的認識。通過觀察制作的擺1分鐘擺動的次數，發現同一個擺在相同時間里擺動的次數都相同，說明擺具有等時性。使學生思考不同的擺在相同時間內為什么擺動次數不一樣，同時為下節課做好鋪墊。
課堂小結 通過本節課的學習，我們通過閱讀資料、制作單擺等活動，知道擺的等時性，即同一個單擺在相同時間內擺動次數相同，根據這種性質人們制成了擺鐘，使時間的計量誤差更小。同時，也知道不同的擺擺動快慢并不相同。
板書
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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教科版五上第三單元第4課《機械擺鐘》同步練習（含答案）
填空題。
1.雖然像____________、____________、____________等一些簡易的時鐘,已經可以讓我們知道大概的時間，但是人們總希望有更精確的時鐘。
2.擺鐘的出現大大提高了計量時間的____________。
3.人們根據單擺的____________特點，制成了擺鐘。
4.拿一根細繩，上端____________，下端____________，就組成了一個簡單的擺。
5.鐘擺是一分鐘擺動____________次的單擺。
6.____________的出現大大提高了計時的精確度。鐘面上的指針是靠____________帶動計時的。
7.同一個單擺每擺動一次所需的時間是____________的，這是____________，意大利科學家____________發現了這一規律。
8.如圖所示,寫出各個部分的名稱:A____________，B____________，C____________，D____________。
二、判斷題。(對的畫“√”，錯的畫“×”)
1.機械擺鐘不受天氣和溫度的影響。( )
2.所有的擺每分鐘擺動的次數都是60次。( )
3.擺具有保持擺動方向不變的特點。( )
4.在觀察擺鐘在相同時間內擺動次數是否相同時，需多次記錄其擺動次數。( )
5.在“觀察擺運動的特點”的實驗時，如果擺捶碰到了鐵架臺或其它東西后，實驗需重新做。( )
6.隨著計時工具越來越先進，計時的精確度也越來越高。( )
7.同一個單擺每擺動一次所需的時間是一樣的。( )
8.擺在擺動過程中，隨著擺角的減少，來回擺動一次的時間越來越多。( )
9擺鐘的出現，大大提高了鐘表計時的準確度。( )
10.擺鐘的擺在擺動的過程中擺動幅度會越來越小，擺動速度也會越來越慢。( )
11.在做觀測鐘擺運動的特點實驗中，完成了第一次擺動后，擺繩不小心斷了，我們只要把它綁起來就可以繼續實驗。( )
三、選擇題。
1.像鐘擺這樣的運動叫做( )。
A.移動 B.擺動 C.浮動
2.就一個擺來說，它在每個l0秒鐘內( )。
A.擺動的次數不相同 B.擺動的次數相同 C.擺動的次數有時相同，有時不相同
3.下列選項中，按照計時器發明的時間先后順序排列正確的是( )。
A.日晷 沙漏 擺鐘 機械表 電子表
B.沙漏 擺鐘 日晷 電子表 機械表
C.日晷 機械表 擺鐘 沙漏 電子表
4.下列計時工具中,其計時精確度最高的是( ）。
A.沙漏 B.日晷 C.機械擺鐘
5.單擺在擺動時會發生( )的現象。
A.擺動速度逐漸加快 B.擺動幅度逐漸變大 C.擺動幅度逐漸變小
6.測得一個擺在1分鐘內擺了80次，那么這個擺擺動40次用掉的時間是( )。
A.2分鐘 B.30秒 C.40分 D.50秒
7.下列說法錯誤的是( )。
A.單擺的擺動具有等時性 B.擺的擺動幅度始終不變
C.擺鐘的發明大大提高了鐘表的精確度 D.擺往返一次的時間不變
8.下列關于擺的研究，描述正確的是( )。
A.科學家牛頓最早研究發現了單擺的等時性
B.擺繩一樣長的擺，在相同時間里擺動的次數是一樣的
C.地點不同，同一個單擺在相同時間里擺動的次數是變化的
D.如果機械擺鐘里會自由擺動的擺停止運動時，它還會計時，但是不夠精確
四、簡答題。
當我們動手制作一個單擺并觀察和測量其在相同時間內擺動的次數時，需準備哪些工具和設備
五、實驗題。
1.某小組用秒表測量擺鐘的擺每分鐘擺動多少次,其實驗記錄如下:
測量次數 第一次 第二次 第三次
擺動次數 60 60
請你根據第一次和第二次測量的數據，填寫第三次測的數據，并說明填寫理由。
理由是_____________________________________________________________________________。
2.A、B兩個小組分別自制了不同的擺，用秒表計時分別測量擺的擺動次數，記錄如下:
時間 0~10秒 10~20秒 20~30秒 30~40秒
A組 5次
B組 15次
請你繼續根據所給的數據填寫,并說出填寫的理由。
理由是_____________________________________________________________________________。
3.我發現:___________________________________________________________________________。
六、探究題。
在中世紀的西歐,時間測量始終是一個難題。當時的計時裝置諸如目唇、沙漏等均不能在原理上保持精確。直到伽利略發現了擺的等時性:也就是鐘擺的理論基礎。1656 年荷蘭科學家惠更斯應用伽利略的理論設計了鐘擺，并于第二年指導鐘表匠成功制造了第一個擺鐘。這架模鐘由大小、形狀不同的一些齒輪而組成，利用重錘做單擺的擺錘，由于擺錘可以調節:計時就比較準確。這架擺鐘的問世標志著人類進入了一個新的計時時代。
1.擺鐘與日晷、沙漏相比，它( ）。
A.比較容易制作 B.要明顯早于沙漏使用 C.計時更精確
2.擺鐘的制作利用了( )的理論。
A.伽利略 B.惠更斯 C.鐘表匠
七、閱讀材料，回答問題。
垂體時鐘是利用下垂物的重力來轉動齒輪的。下垂體利用其重力構成的
重力擺(單擺系統)是用來控制齒輪轉速(并不是提供動力本身)的，也就是說
表錘擺一下，齒輪組轉動一齒，因此可以通過調節擺長(表錘中心到擺桿頂
端的距離)來調整擺鐘的快慢:擺越長，表走得越慢，而齒輪轉動所需的能量
是依靠擺鐘內部的發條裝置(或電力)來提供的。
垂體時鐘是利用下垂物的____________來轉動齒輪的。
垂體時鐘是利用____________控制齒輪和指針轉動的，擺擺動一下,齒輪組轉動________齒。
垂體時鐘可以通過調節____________來調整擺鐘走時的快慢。
齒輪轉動所需的能量是依靠擺鐘內部的________________________來提供的。
參考答案
一、
日晷 水鐘 沙漏
精確度
等時性
固定 掛上一個小重物
60
機械擺鐘 擺
相同 單擺的等時性 伽利略
擺幅 擺繩 擺錘 鐵架臺
二、
√
×
×
√
√
√
√
×
√
×
×
三、
B
B
A
C
C
B
B
B
四、
手表(秒表)、擺錘(螺帽或別的重物)、擺繩(棉線)、支架(鐵架臺或別的支架)、記錄表格等。
五、
60 擺鐘的擺每分鐘擺動的次數是相同的
5 5 5 15 15 15 同一個擺在相同時間內擺動的次數都是相同的
不同的擺在相同時間內擺動的次數是不同的
六、
C
A
七、
重力
擺 一
擺長
發條裝置
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