資源簡介

(共14張PPT)
大象版科學四年級下冊
精確時間的步伐
第四單元
4.改進小水鐘
新知導入
隨著水位的降低，漏壺滴水的速度會
越來越慢，這是造成小水鐘變慢的主要原因。
新知講解
怎樣改進小水鐘，使水流速度穩定呢？
新知講解
閱讀資料：
三級漏刻
為了保持漏壺的水位穩定（水位穩定的漏壺又稱為平水壺），使流入受水壺的水流速度不變，古人設計
了三級漏刻。
新知講解
在平水壺的上方加一個天壺，持續為平水壺供水。在平水壺側面一定高度處接一分水壺，使天壺流下來的過多的水流入分水壺，這樣就可保持平水壺的水位穩定。
新知講解
設計制作
①在平水壺的側面開一小口。
②截取塑料瓶下半部分作為分水壺。
設計制作
③用吸管連接開口和分水壺。
④把步驟②中的塑料瓶上半部分做成天壺并接到平水壺上方。
新知講解
①如果平水壺液面在小孔下方且越來越低，說明天壺水流速度過慢。
②如果平水壺液面在小孔上方且越來越高，說明天壺水流速度過快。
反思交流
測試我們改進后的小水鐘，看看水流的速度是否穩定，計時是否準確。
改進后的水鐘更準確。
反思交流
想一想，能否把小水鐘的刻度做成鐘表表面的樣式？
新知講解
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4.4《改進小水鐘》教學設計
課題
改進小水鐘
單元
第四單元
學科
科學
年級
四年級
教學分析
本課屬于技術與工程領域，主要活動包括：基于上節課對自制小水鐘的使用經歷，提出保持漏壺中水位不變的新的改進目標。在此目標驅動下，收集關于三級漏刻的相關信息，建立模型認知，最終在此基礎上，自行設計與制作簡單的三級漏刻模型。對于學生來講，本課有兩個難點，一是找到保持水位不變的更方便的辦法，二是解決漏壺出水孔大小的比例協調難題。
學習目標
知道隨著漏壺內水位的降低，漏壺滴水會越來越慢，這是造成小水鐘變慢的主要原因。古人為解決這一困難發明了三級漏刻。用多級分水的方法可以改進自制的小水鐘。能依據對三級漏刻資料的閱讀理解，改進自制小水鐘，發展實踐能力和解決實際困難的能力，在對改進后的小水鐘的測試評價中，繼續培養反思評價能力。體會動手做的樂趣，感受經過努力解決困難的喜悅，繼續引發對中國古人智慧的欽佩之情。體會需求對技術發展的促進作用。
教學準備
教學課件、三級漏刻的資料和圖片、視頻或模型。學生制作材料：塑料瓶（形狀規則的圓筒形最好）、直尺、錐子、美工刀、記號筆等。
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
1.導入活動，發現問題師：上節課，我們成功地自制了一個小水鐘，但在測試時有一個發現，是什么？生：水流越來越慢。師：為什么會出現這種情況？是什么原因造成的呢？我們再來看看滴漏的過程，請同學們仔細觀察水流和水位的變化，你有什么發現？生：瓶子里的水越少，水流得越慢。
師：是這樣，我們可以看到隨著水的不斷漏出，瓶中水位發生變化。開始水位高時，水流速度快，同樣多的水用時短；慢慢水位降低，水流速度變慢，同樣多的水用時就越來越長，甚至漸漸的就從水流變成水滴了。明白了嗎？生：原來原因是水位的變化。
師：其實古人在很早的時候，就發現了這個現象。
（師出示滿城漏壺圖片）師：同學們現在看到的是滿城漏壺，一種泄水型水鐘。西漢時，這種水鐘就已經很常見了，但就像我們所發現的那樣，因為水位的變化，使得水流速度不穩定，導致浮箭下降速度不均勻，可以計時卻精確度不高。
復習鞏固，回顧學過的知識點，更好的進入學習狀態。
通過復習回顧日晷，引入新課，制作小水鐘，發現問題。
講授新課（二）閱讀
2.設計制作——初步改進小水鐘師：如果想要更準確地測量時間，最需要解決的問題是什么？生：應該是水位的問題。師：是的，水位變化導致水流速度發生變化，所以無法精確計時。我們需要控制泄水壺里的水位不變，保持水流速度穩定。那么可以怎樣做呢？生：可以邊滴水，邊往瓶子里添水，保持瓶子里的水位不往下降。生：也不能往上升。師：這種方法可以嗎？生：可以。師：那我們就試一試。想一想，具體怎樣操作呢？
（生小組討論）師：想好怎么做了嗎？生：先在上面的瓶子里畫一條線，記下水位，然后一個人往上邊的瓶子里添水，保證水位一直在畫線的地方，一個人用表計時間，一個人在下面的瓶子上畫線，每10秒畫一次。師：你們怎么知道水流速度穩定了呢？生：看看下面瓶子上畫的線之間的間隔是不是一樣的。師：還有別的改進方案嗎？生：我們是先往下面瓶子里加水，每加50毫升水在瓶子上畫上線，總共加6次、畫6條線。然后把全部300毫升水倒進上面的瓶子里，然后再一人負責隨時往上面瓶子里加水來保持水位不變，一個人負責計時。下面瓶子里的水每增加50毫升時記錄一次時間，看看這樣每流出50毫升水時間是不是一樣的。師：這種方法可以嗎？生：也可以。師：我觀察到，大家改進的都是受水型的水鐘，能不能改進泄水型水鐘？生：老師，泄水型水鐘是靠著水位下降來計時的，沒法保證水位不變呀？師：對，泄水型的水鐘我們不容易改進它。那么你們就試一試改進受水型水鐘，做好記錄，小組要合作好。
（小組分工合作，初步改進受水型水鐘）
學生分組討論，根據發現的問題，初步改進小水鐘。
教師在學生改進水鐘的過程中，不斷引導、指導。
講授新課（三）設計制作
3.設計制作——進一步改進小水鐘
師：怎么樣，這次的測試結果如何？
生：這次比上節課要好多了。我們每次測的大多是18秒。
生：我們每10秒流出的水也是一樣多。
生：……。
師：為大家的成功鼓掌。但是，我們再想一想，如果在實際的應用中，人們這樣做會遇到什么困難嗎？
生：非常麻煩，得有一個人專門負責不停地加水，會很累。
生：一個人恐怕還不夠，他也得吃飯睡覺呀！
師：這還真實一個現實的困難，那怎么辦呢？
生：如果設計一個自動加水裝置就好了。
師：這個裝置具體怎么做呢？
生：想不出來。
師：那我們又得向誰請教了？
生：向古人請教。
師：看來我們一時還找不到解決這個難題的好方法。聰明的中國古人也遇到了這個困難，他們經過不懈的努力，發明了一種改進版的漏刻，叫三級漏刻。我們先來閱讀一下關于這種計時工具的資料。
（小組閱讀資料，收集三級漏刻信息）
師：看看我們知道了什么。三級漏刻一共有幾個壺？分別有什么作用？
生：三級漏刻一共有三個壺，最上面的叫天壺，中間的叫平水壺，下面的叫受水壺。
生：不對，應該是四個壺，還有一個分水壺。
師：各種壺分別有什么作用呢？生：天壺是往平水壺里加水的，平水壺是往受水壺里加水的。生：受水壺就是我們做的水鐘下面的瓶子，平水壺就像是上面的瓶子，天壺就像剛才我們用來往上面瓶子里加水的瓶子。
師：分水壺的作用呢？
生：平水壺里的水要是加多了就從壺里流到分水壺里。
師：這樣做是為了保證什么？
生：保證平水壺里的水位不變。
師：這個設計怎么樣？
生：古人真是太聰明了，他們給平水壺開個孔，這樣往平水壺里多加的水可以流到分水壺里，這樣就可以保持平水壺里的水位不變了。
師：我們一起給智慧的中國古人一點掌聲吧！
師：大家有沒有信心，模仿古人也做一個多級漏刻，讓它自己準確計時呢？
生（齊）：有！
師：好。不過制作和測試的時候遇到新的困難時，老師希望你們能像古人們學習，動腦筋、多觀察、想辦法、不氣餒，先預祝你們成功！
（小組分工合作，進一步改進小水鐘）
師：遇到了什么新問題嗎？
生：我們剛才發現平水壺里的水還是往下降。
師：是怎么回事？你們解決了嗎？
生：我們發現平水壺下邊的眼兒太大了，天壺補水供不上。我們把天壺的眼兒也弄大了，就行了。
師：真棒！自己動腦筋解決了新問題，祝賀你們！
生：我們發現平水壺里的水還是漸漸往上升，我們把分水的那個孔捅大了就行了。
師：你們做得也很好。只是分水壺里的水會很快滿了呀，還得想一想有沒有別的辦法。
生：我們可以換個更大的分水壺。
學生分組實驗，進一步改進自己的小水鐘，三級漏刻。
教師根據學生在制作赤道式水鐘的過程中遇到的困難給予幫助。
講授新課（四）反思評價
4.反思評價，提升認識
師：時間關系，我們的改進小水鐘只能先到這里了。最后老師想請大家說一說，這次的改進小水鐘活動你們有什么收獲？
生：我們知道了保持水位不變，就可以讓小水鐘的水流速度不變。
生：我們知道了古人發明了三級漏刻。
師：在經驗上有什么收獲嗎？
生：遇到困難可以查一查資料，看看以前的人們是怎么解決的。
生：要想成功，小組幾個人要合作好。
生：遇到困難要動腦筋，仔細觀察，認真分析。
生：……。
師：說得真好！最后老師請大家看一張圖片。古人在不斷研究中，逐步改進漏刻，制作出多級式銅壺滴漏，同學們現在看到的，是我國現存最早、最大、最完整的銅壺滴漏，為元代鑄造。整件滴漏由四個銅壺組成，分別是日壺、月壺、星壺、受水壺。壺上均有壺蓋，壺蓋上有孔，水可以滴入。受水壺的壺蓋上鑄有帶刻度的銅尺，前端有方孔，便于木箭上下浮動。這樣龐大的水鐘，它是怎樣工作的呢？我們一起來看一段視頻。我們所看到的銅壺滴漏，計時一晝夜的誤差不超過40秒，直到1656歐洲人發明了擺鐘才被超越。在長達1500年的時間里，我國的多級式滴漏都是世界上最精準的計時工具。如果你想感受它的魅力，在中國國家博物館、故宮博物院、北京鼓樓都可以看到不同的多級滴漏。其中鼓樓的銅壺滴漏還可以自動報時呢，感興趣的同學可以去看看。現在，鼓樓的旁邊還建有北京時間博物館，藏有圭表、刻漏、渾天儀等各類計時儀器。
水鐘完美地避免了日晷必須利用陽光的限制，晝夜都可以使用，一直是我國古代計時的主要儀器。從單壺到復式漏壺，水鐘計時越來越精確。同學們，追求精準計時，一直是人類的目標和動力，那么，比多級滴漏還要精準的擺鐘是怎樣計時的呢？下節課我們將繼續了解計時工具的發展。
知道了改進水鐘的方法，了解古人發明的三級漏刻。
對學生的作品進行評價，以及講解古人發明改進水鐘的過程。
板書設計
改進小水鐘三級漏刻
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”這個任務的完成。它體現了技術工具的發明和發展不是一蹴而就的，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上的。當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，而是組織學生先按照自己的想法進行嘗試，在具體的操作過程中體會這種方法的不便之處，從而產生更加方便的新需求。自動補水保持水位不變的方法是學生一時難以想到的，在了解了多級漏刻的原型之后，這種設計就簡單了許多，學生也就表現出挑戰困難的期待。但實際上他們還將遇到新的困難，比如由于各壺出水孔的大小不同，形成不同的組合，會造成無法保持水位不變的境況，這樣就又產生了新的問題。而對于這些新問題，教師安排學生自己去想辦法解決，而不是直接告訴學生應該怎么做。這樣，解決難題后的興奮與滿足感就會給學生一種心靈上的滌蕩。
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精品試卷·第
2
頁
（共
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大象版科學四年級下冊
4、改進小水鐘
第四單元
練習題
精確時間的步伐
一、填空題。
1.如果平水壺液在小孔(
)且越來越低，說明天壺水流速度(
)。
2.隨者水位降低，潮壺滴水的速度會越來越____。
這是造成小水鐘變慢的主要原因。
下方
過慢
慢
3.為了保持漏壺的水位穩定(水位穩定的漏壺又稱為_______
)，
使流人受水壺的水流速度不變，古人設計了（
）。
平水壺
三級漏刻
二、選擇題。
1、如果平水壺波面在小孔上方且越來越高，說明天起水流速度（
）
A.過快
B.平緩
C.過慢
2、要使水鐘計時更加準確，我們可以控制滴水的(
)。
A.位置
B.方向
C.速度
C
C
3、水滴以固定的速度流人圓筒，使得浮舟會隨水量的增加面逐漸上升，從而顯示時間的流逝。這樣的水鐘屬于(
)
水鐘。
A.泄水型
B.受水型
C.混合型
C
三、判斷題。
1、盛水容器的形狀不會影響水鐘計時的準確性。（
）
2.通過改進，可以把小水鐘的刻度做成鐘表表面的樣式。（
）
3.用三級漏刻來計時比用普通受水型水鐘更加精確。（
）
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