資源簡介

(共36張PPT)
第三單元 計量時間
3.4 機械擺鐘
核心素養目標
科學觀念：過對鐘擺以及自制單擺一分鐘內擺動次數的重復觀測，知道同一個擺在相同時間內擺動次數相同，認識到人們基于擺的等時性原理制成了擺鐘，使時間的計量誤差更小。
科學思維：基于實驗中觀察到的現象及獲取的數據，能運用分析、比較的方法，闡明單擺的運動規律。
探究實踐：通過了解鐘擺的構造，能制作一個簡易單擺并探究擺的運動特點：在實驗中能準確地重復觀測擺在一分鐘內擺動的次數。
態度責任：在研究單擺運動規律的過程中，能保持嚴謹觀測的態度：通過制作、觀測單擺，發展對計時工具研究的興趣。
日晷
水鐘
沙漏
科學聚焦
雖然像日晷、燃香鐘、水鐘、沙漏等一些簡易的時鐘，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鐘表。
科學聚焦
擺鐘的出現大大提高了鐘表的精確度
科學聚焦
1656~1657年：惠更斯制造了第一個擺鐘
科學聚焦
擺鐘以怎樣的方式計時呢？擺鐘為什么比之前的其他計時工具更能精確計時呢？
科學聚焦
觀察鐘擺運動的特點。
實驗步驟：
（1）測量鐘擺1分鐘擺動的次數，并記錄；
（2）重復測量鐘擺1分鐘擺動的次數3次，并記錄；
（3）根據測量結果，思考鐘擺運動的特點。
科學探索
往返一次為擺動一次
怎么才算是擺動一次呢？
觀察鐘擺運動的特點。
科學探索
1分鐘擺動次數記錄表 第一次 第二次 第三次
一分鐘擺動次數 60 60 60
我的發現 同一個擺，相同時間內擺動次數相同
觀察鐘擺運動的特點。
科學探索
實驗步驟：
（1）拿一根細繩，上端固定，下端掛上一個小重物，做成一個簡單的擺。
（2）讓我們的擺自由擺動，幅度不要太大，測量并記錄它1分鐘擺動的次數。
（3）重復測量3次，并做好記錄。
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
科學探索
松手時手不能推擺錘。
擺幅不能太小，也不能超過90度。
擺捶碰到其它東西，實驗要重新做。
注意
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
科學探索
擺錘
擺繩
擺動幅度
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
科學探索
擺錘
擺繩
擺動幅度
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
科學探索
擺錘
擺繩
擺動幅度
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
科學探索
自制單擺1分鐘擺動次數記錄表 第一次 第二次 第三次
一分鐘擺動次數
我的發現 同一個擺，相同時間內擺動次數相同
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
52次
52次
52次
科學探索
通過觀察鐘擺的擺動和自制單擺的擺動發現：同一個擺，相同時間內擺動次數相同。說明擺具有等時性。
自制一個擺，觀察擺運動的特點。
科學探索
統計各組的擺一分鐘擺動的次數。
3
班級記錄表 小組 第一次 第二次 第三次
擺動次數 第1組
第2組
第3組
第4組
……
我們的發現 不同的擺，相同間內擺動次數并不相同。
52次
52次
52次
57次
57次
57次
48次
48次
48次
50次
50次
50次
科學探索
發現1：同一個擺，相同時間內擺動次數相同。說明擺具有等時性。
研討一：根據統計結果、說說有什么發現？
科學研討
發現2：不同的擺，1分鐘內擺動的次數并不相同。說明擺具有快慢性。
研討一：根據統計結果、說說有什么發現？
科學研討
單擺運動的成立條件：
第一要滿足單擺模型。也就是擺線要比擺球的直徑大的多，小球的質量比擺線的質量大的多，空氣阻力可不計 ；第二要滿足單擺做的是簡諧運動，也就是擺動時的擺角不要太大。
研討二：我們還觀察到擺的運動有什么特點？
科學研討
伽利略
16世紀著名的科學家伽利略。他在一次教堂里參觀，看到掛在天花板下的吊燈在微風的吹拂下，發生了輕微的晃動，他利用脈搏測出了擺的擺動所用的時間基本不變，進而發現了擺的等時性。
科學拓展
1656年，荷蘭科學家惠更斯根據伽利略發現的擺的等時性，制作出了比較精確的計時儀器——機械擺鐘。機械擺鐘的出現大大提高了時鐘的精確度。
科學拓展
課堂總結
課堂總結
一、選擇題。
1.下列計時器按照發明的時間順序排列正確的是(　C　)。
A.日晷、沙漏、電子表、擺鐘
B.日晷、沙漏、電子表、懷表
C.日晷、水鐘、擺鐘、石英鐘
2.用機械擺鐘計時，主要應用了擺的(　C　)。
A.擺動方向保持不變 B.擺動幅度不變
C.來回擺動一次的時間相同
C
C
課堂總結
3.如圖中，(　C　)表示完成了一次擺動。
A.A→B→C
B.A→B→C→B
C.A→B→C→B→A
C　
課堂總結
4.在觀察自制擺的活動中，我們發現(　A　)。
A.擺動的幅度越來越小，完成一次擺動的時間不變
B.擺動的幅度不變，完成一次擺動的時間不變
C.擺動的幅度越來越小，完成一次擺動的時間變少
點撥：由于受到空氣阻力作用，自制擺擺動的幅度會越來越小，但完成一次擺動的時間不變，這就是擺的等時性。
5.天天用自制的同一個擺做實驗，在第一個10秒內擺擺動了12次，那么在第三個10秒內擺最有可能擺動了(　B　)次。
A.30 B.12 C.36
A
B　
課堂總結
6.下列關于擺的研究，描述正確的是(　A　)。
A.擺長一樣的擺，在相同時間內擺動的次數是一樣的
B.同一個擺，放在教室的不同位置，相同時間內擺動次數是變化的
C.如果機械擺鐘里能自由擺動的擺停止擺動時，它還會計時，但是不夠精確
A
課堂總結
二、填空題。
1.同一個單擺每擺動一次所需的時間是 　相同　 的，這就是意大利科學家 　伽利略　 發現的單擺的等時性。
2.不同的擺在一定時間內擺動的次數 　各不相同　 (填“相同”或“各不相同”)。
相同
伽利略
各不相同
課堂總結
三、判斷題。
1.我們自制的擺與機械擺鐘的擺在一分鐘內所擺動的次數一定是相等的。 (　 　)
2.所有機械擺鐘的擺擺動的快慢都是相同的。 (　 　)
點撥：有些擺鐘一分鐘擺動60次，還有一些擺鐘一分鐘擺動30次。


課堂總結
四、觀察鐘擺并測量鐘擺在1分鐘內的擺動次數，回答以下問題。
測量次數 第一次 第二次 第三次
擺動次數 60次 60次 60次
1.請根據第一、二次的測量數據完善表格里的數據。
2.實驗發現：同一個鐘擺，在相同的時間里擺動的次數是 　相同　 的。
60次
相同
課堂總結
五、觀察自制的擺1分鐘擺動的次數
探究問題：自制的擺擺動有什么特點？
提出猜想：自制的擺在1分鐘內擺動的次數相同。
實驗材料：細繩、螺母、秒表、鐵架臺等。
實驗步驟：A.將細繩上端固定在鐵架臺上，下端系上螺母，做成一個簡單的擺；
B.讓擺自由擺動，幅度不要過大或過小，測量并記錄擺1分鐘擺動的次數；
C.重復三次實驗。
課堂總結
第一次測量 第二次測量 第三次測量 我選擇的數值
擺動次數 50次 50次 49次
1.自制的擺在自由擺動過程中，擺幅會 　減小　 。
2.表格中空白處應該填 　50次　 。
3.我們發現：在誤差允許范圍內，自制擺在1分鐘內擺動的次數是 　相同　 的。
減小
50次
相同
課堂總結
六、閱讀材料，回答問題。
　　垂體時鐘(如圖所示)是利用下垂物的重力來轉動齒輪的。下垂物利用其重力構成的重力擺(單擺系統)來控制齒輪轉速(并不是提供動力本身)，也就是說擺錘擺動一下，齒輪組轉動一齒，因此可以通過調節擺長(擺錘中心到擺桿頂端的距離)來調整擺鐘的快慢：擺越長，時鐘走得越慢。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。
課堂總結
1.垂體時鐘是利用下垂物的 　重力　 來轉動齒輪的。
2.垂體時鐘是利用 　重力擺　 控制齒輪和指針轉動的，擺錘擺動一下，齒輪組轉動 　一　 齒。
3.垂體時鐘可以通過調節 　擺長　 來調整擺鐘的快慢。
4.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。
重力
重力擺
一
擺長
發條裝置(或電力)
課堂總結

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