《鐘擺的秘密》教案
教學(xué)目標(biāo)：
1、通過研究擺鐘的構(gòu)造，了解擺鐘，發(fā)現(xiàn)擺是擺鐘的控制核心。
2、通過研究擺速與擺線、擺錘之間的關(guān)系，認(rèn)識擺的運(yùn)動規(guī)律——擺臂越短，擺的越快；擺臂越長，擺的越慢；擺的快慢與擺錘輕重?zé)o關(guān)。
3、能夠?qū)τ绊憯[速有哪些因素作出猜想；能夠根據(jù)猜想與假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行驗(yàn)證；能夠使用控制變量的方法收集數(shù)據(jù)；能夠通過測量搜集、記錄數(shù)據(jù)，并選擇有效的數(shù)據(jù)作為證據(jù)。
4、懂得人只有認(rèn)識自然規(guī)律，才能更好地利用自然規(guī)律。
教學(xué)重點(diǎn)：掌握鐘擺的運(yùn)動規(guī)律。
教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)習(xí)利用控制變量法進(jìn)行探究。
實(shí)驗(yàn)用品超市：
支架、鉤碼（3個）、線繩、秒表、直尺、記號筆等。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)：
1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課
講伽利略發(fā)現(xiàn)鐘擺的規(guī)律的故事引入新課；由課件展示擺鐘及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引出鐘擺是擺鐘的運(yùn)動控制核心。
2.玩自制擺，練習(xí)操作
老師展示自制的鐘擺，讓學(xué)生上臺啟動，教師介紹鐘擺的三要素（擺線、擺錘、擺角）和擺的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)；全班一起數(shù)一數(shù)10秒鐘內(nèi)擺動的次數(shù)。
學(xué)生分組自制鐘擺并測量10秒內(nèi)擺動的次數(shù)，
3.發(fā)現(xiàn)問題，大膽猜想
教師板書不同小組三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)同一個擺擺動的快慢一樣，不同小組的不同的擺擺動快慢卻不同，從而提出：“為什么有的擺擺得快，有的擺擺得慢？”
引導(dǎo)學(xué)生分組討論并做出猜想:可能與鐘擺的擺線長短、擺錘輕重、擺角大小有關(guān)。
4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分組驗(yàn)證
各小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證自己的猜想，重點(diǎn)討論如何利用變量控制法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。
全班交流實(shí)驗(yàn)方案，分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。
5.分析歸納，得出結(jié)論
對分組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸納，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：擺擺動的快慢與擺線長短有關(guān)（擺線越長，擺動越慢；擺線越短，擺動越快。），與擺錘輕重和擺角大小無關(guān)。
6.鞏固練習(xí)，拓展延伸
（1）、探探家的擺鐘走得太快了，怎么調(diào)一調(diào)？
�。�2）、公園里，8歲的究究和爸爸分別坐在兩個完全相同的秋千上要比賽蕩秋千，比一比相同時(shí)間內(nèi)誰蕩的次數(shù)多。究究說：“我身體輕，肯定比你快！”爸爸說：“我力氣大，肯定贏你！”對他們父子的觀點(diǎn)你有什么看法？怎么能讓究究比爸爸蕩得快？
(3).課下自制一個1分鐘擺動60次的擺。
7．分享收獲，整理器材
讓學(xué)生談?wù)劯髯缘氖斋@，教師順便稱贊同學(xué)們經(jīng)歷了一次偉大的科學(xué)探究過程，介紹400多年前伽利略發(fā)現(xiàn)鐘擺的規(guī)律的故事，介紹后來慧更斯利用伽利略的鐘擺的規(guī)律發(fā)明了擺鐘，讓學(xué)生明白偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)總是來源于生活，然后又服務(wù)于生活，只要我們細(xì)心觀察，認(rèn)真思考，勇敢探究，就會有科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和偉大的創(chuàng)造。
教學(xué)方法：
教法：課件導(dǎo)情、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)疑、活動導(dǎo)練；學(xué)法：全班參與、分組討論，“提問——猜想——驗(yàn)證——分析——總結(jié)”。
教學(xué)過程：
第一步，講述伽利略發(fā)現(xiàn)鐘擺的秘密的故事引入新課并板書課題。
第二步，揭開擺鐘的神秘面紗，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。我用課件出示擺鐘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，因?yàn)橥瑢W(xué)們四年級學(xué)過有關(guān)齒輪的相關(guān)知識，對齒輪的作用有一定的了解，通過仔細(xì)觀察，能夠發(fā)現(xiàn)因?yàn)橛辛藬[的擺動擺鐘的指針才會走，可見擺是擺鐘的控制核心，同學(xué)們在頭腦中立刻就會產(chǎn)生“為什么要用擺來作為時(shí)鐘的控制核心”或“為什么要用擺來控制時(shí)鐘的快慢”這樣的問題。發(fā)現(xiàn)問題是學(xué)生想進(jìn)一步解決問題，進(jìn)一步深入探討的原動力，激發(fā)同學(xué)們探求新知的濃厚興趣。
第三步，認(rèn)識擺，玩擺。教學(xué)中往往有這種情況，當(dāng)學(xué)生已經(jīng)產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的探究欲望，若教師沒有抓住時(shí)機(jī)而是讓一些抽象的、枯燥的概念或問題占具學(xué)生頭腦，就會抹殺學(xué)生的興趣，所以我在課堂上強(qiáng)調(diào)這個“玩”字。教師先來玩，在玩中介紹了擺的構(gòu)造（擺線、擺錘、擺角），說明了怎樣計(jì)擺的次數(shù)，接下來讓學(xué)生自由玩，從桌上隨意選擇材料，動手組裝，制作成一個擺，小組內(nèi)先來玩一玩。接下來在玩中學(xué)生分組測出10秒時(shí)間各自的.擺擺動多少次，老師把同學(xué)們的數(shù)據(jù)板書在黑板上。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)不同小組的擺擺動的次數(shù)是不同的，從而提出“為什么有的擺擺得快，有的擺擺得慢”這個本課要解決的重點(diǎn)問題。
第四步，針對要解決的重點(diǎn)問題“為什么有的擺擺得快，有的擺得慢”，讓學(xué)生提出猜想，放手讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，最后動手實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜想。這是本節(jié)課的核心，是突破重難點(diǎn)的教學(xué)關(guān)鍵。
我先是鼓勵學(xué)生大膽猜想，無論學(xué)生猜想的是否正確，只要敢于猜想就是一件可喜的事情，教師千萬不能用“你猜的對嗎？”這樣的置疑來限制學(xué)生的思維。這里學(xué)生會猜擺的快慢與擺線長短、擺錘輕重、擺角大小、手對擺的推力等等因素有關(guān)，這些猜想都值得肯定，但根據(jù)擺的構(gòu)造這節(jié)課就只研究擺的快慢跟擺線長短、擺錘輕重、擺角大小這三個因素的關(guān)系。
接下來放手讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在匯報(bào)交流中我有意引導(dǎo)學(xué)生明白自己設(shè)計(jì)的其實(shí)就是對比實(shí)驗(yàn)，明白應(yīng)控制哪一個變量，怎樣控制這個變量，明白哪些條件要保持不變，這樣才能探究出某個因素跟擺速之間的關(guān)系。同時(shí)讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表，會設(shè)計(jì)表格的小組，他們對控制變量的這個實(shí)驗(yàn)掌握得會更牢固。這一環(huán)節(jié)會讓學(xué)生明確任何探究活動必須要有計(jì)劃，包括制定步驟，選擇方法和設(shè)想安全措施，從而逐漸形成在著手解決問題前先思考行動計(jì)劃的習(xí)慣，并且還要學(xué)會小組成員分工合作。
最后各小組按照自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案動手實(shí)驗(yàn)，教師強(qiáng)調(diào)各組要注意合理分工。我放手讓學(xué)生自己明確分工，因?yàn)槲迥昙墝W(xué)生能夠根據(jù)學(xué)生各自的特點(diǎn)來進(jìn)行合理分工，細(xì)心的同學(xué)來數(shù)數(shù)，會用秒表的同學(xué)來計(jì)時(shí)，動作標(biāo)準(zhǔn)的同學(xué)來放擺，語言組織能力強(qiáng)的同學(xué)來記錄并匯報(bào)，充分給學(xué)生以信任。在匯報(bào)交流各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，我強(qiáng)調(diào)請同學(xué)們仔細(xì)觀察你們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并給學(xué)生留有一定的分析歸納的時(shí)間，這是完成這一單元二級目標(biāo)“能對搜集到的眾多資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和整理”的教學(xué)環(huán)節(jié)，所以從時(shí)間、空間上給了充分的重視。經(jīng)過數(shù)據(jù)整理與分析，學(xué)生就會得出結(jié)論：擺的快慢與擺線長短有關(guān)（擺線越短，擺的越快；擺線越長，擺的越慢。），與擺錘輕重和擺角大小無關(guān)。在這一過程中，有的組會因?qū)嶒?yàn)誤差導(dǎo)致無法得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這時(shí)我適時(shí)地讓該組同學(xué)反思誤差產(chǎn)生的原因，建議他們重做一次。目的是強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中要注意一些細(xì)節(jié)，如：計(jì)時(shí)與放擺的同學(xué)動作要一致，手要把擺錘輕輕松開等，這樣才能減小誤差，提前教會學(xué)生下一步的實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)掌握的操作要領(lǐng)和注意事項(xiàng)。
第五步，應(yīng)用自己探究的規(guī)律，解決生活中的實(shí)際問題。學(xué)生在掌握了擺的運(yùn)動規(guī)律后，我提出一個問題：小明家的擺鐘走得太慢了，怎么調(diào)一調(diào)？學(xué)生很快就能說出解決辦法。第二個問題：公園里，8歲的究究和爸爸分別坐在兩個完全相同的秋千上要比賽蕩秋千，比一比相同時(shí)間內(nèi)誰蕩的次數(shù)多。小明說：“我身體輕，肯定比你快！”爸爸說：“我力氣大，肯定贏你！”對他們父子的觀點(diǎn)你有什么看法？怎么能讓小明比爸爸蕩得快？然后我又提出一個更高的要求，讓學(xué)生挑戰(zhàn)自我，課下制作一個1分鐘擺動60次的擺。這一環(huán)節(jié)讓學(xué)生學(xué)會學(xué)以致用，明白科學(xué)來源于生活，科學(xué)最終還要服務(wù)于生活。
第六步，課堂結(jié)束時(shí)大力贊揚(yáng)學(xué)生，激發(fā)科學(xué)探究欲望，培養(yǎng)科學(xué)精神。我讓學(xué)生談?wù)劯髯缘氖斋@，在同學(xué)們共同分享成就感的基礎(chǔ)上，動情地說同學(xué)們的發(fā)現(xiàn)其實(shí)就是科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)，400多年前的伽利略也發(fā)現(xiàn)了擺的規(guī)律，另一個科學(xué)家惠更斯在伽利略理論的基礎(chǔ)上發(fā)明了擺鐘，用擺作控制核心，使擺走得快慢均勻，走得更精確，同學(xué)們其實(shí)都具有科學(xué)家的潛質(zhì)。在激發(fā)情感的同時(shí)，照應(yīng)開頭，讓學(xué)生明白為什么用擺作為時(shí)鐘的控制核心，因?yàn)閿[的運(yùn)動有一定的規(guī)律(同一個擺的擺動有等時(shí)性)，它可以讓鐘走得快慢均勻。
第七步，整理實(shí)驗(yàn)臺。送上老師衷心的祝福：祝同學(xué)們幸�？鞓�！
板書設(shè)計(jì)：
鐘擺的秘密
快慢
擺線長短的影響：有關(guān)（越長，越慢；越短，越快。）
擺錘輕重的影響：無關(guān)
擺角大小的影響：無關(guān)
教學(xué)反思：
本堂課我是遵照科學(xué)探究活動的步驟設(shè)計(jì)的：情景引題——猜想假設(shè)——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——合作探究——拓展延伸。讓學(xué)生在探究過程中既獲得知識，有鍛煉多種能力，同時(shí)培養(yǎng)濃厚的學(xué)科興趣和情感。但是，教學(xué)是一門遺憾的藝術(shù)，好課永遠(yuǎn)是下一節(jié)。力求完美，將是我永恒的追求。
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