教科版六年级科学上册《机械摆钟》教学设计

教科版科学六年级上册教学设计

4.5机械摆钟

一、教材分析

本课是小学六年级计量时间单元第5课，承接日唇、水钟、沙漏等古代简

易计时工具，引出精准计时工具机械摆钟。教材以“摆为什么能精准计时”为

核心驱动问题，设置四大板块：聚焦提出探究问题；探索分三步实验，观察钟摆、

自制简易摆、探究摆幅对摆动快慢的影响，配套多组数据记录单；研讨依托实验

数据总结摆的等时性规律；拓展联系生活节拍器、秋千等摆类实例。本课是学生

建立“等时性”科学概念的核心课，也为下一课探究摆长、摆锤重量影响摆速

做铺垫，完成从粗略计时到精准计时的认知进阶。

二、学情分析

六年级学生已学习古代计时工具，知道日香、水钟存在误差大、受环境限制

的缺陷；生活中见过摆钟、秋千，能直观看到摆来回摆动，但不清楚摆动存在固

定规律。学生具备基础分组实验、数据记录能力，但容易形成错误前概念：认为

摆幅变小，摆动速度会变慢；对比不同小组摆的数据时，难以自主分析摆长、摆

锤重量是影响快慢的变量。学生动手兴趣强，适合通过多次重复测量、对比实验

纠正错误认知，建立定量观测思维。

三、核心素养分析

科学观念

1.同一个摆，单位时间内摆动次数固定，具有等时性，这是摆钟精准计时

的原理；

2.摆摆动快慢与摆幅大小无关；不同摆摆动快慢不同，主要受摆绳长度、

摆锤重量影响。

科学思维

1.通过多次重复测量、对比数据，推理得出摆的等时性，区分现象与本质；

2.能根据实验数据反驳“摆幅变小摆动变慢”的错误猜想，形成证据意

识。

探究实践

1.能独立组装简易摆，规范完成计时、计数、多次重复测量操作；

2.如实填写三组记录单，对分段10秒摆动数据对比分析，自主总结实验

规律；

3.小组合作分工完成实验，规范处理实验误差。

态度责任

1.体会人类计时工具不断优化的发展历程，感受科学技术提升测量精度；

2.实验中严谨重复测量、如实记录数据，养成尊重证据、严谨求实的科学

态度；

3.发现生活中摆的应用，理解科学规律服务日常生活。

四、教学重点

通过分组实验，发现同一个摆具有等时性，理解机械摆钟精准计时的原理。

五、教学难点

依据分段摆动数据，证明摆的快慢不受摆幅大小影响；能分析不同摆摆动快

慢不同的影响因素。

六、教具准备

教师教具：机械摆钟实物、铁架台、细绳、不同重量钩码、秒表、多媒体课

件;

学生分组器材：铁架台、细绳、钩码、秒表、实验记录单；

配套视频素材：①古代计时工具演变短视频②机械摆钟内部齿轮摆动工作

动画③简易摆组装标准操作示范视频④秋千、节拍器生活摆实拍视频

七、教学过程

一、导入新课

教师活动：播放古代计时工具演变短视频，出示日遇、水钟图片，提问：日

肆、水钟计时有什么缺点？随后出示机械摆钟实物，拨动摆锤让学生观察摆动,

引出课题《机械摆钟》。

学生活动：回顾旧知，说出古代计时工具受天气、水量限制、误差大；观察

摆钟摆锤来回摆动，产生疑问：为什么摆钟计时更准确？

设计意图：结合旧知制造认知冲突，直观展示摆钟，激发学生探究欲望，自

然引出本课核心探究问题。

二、讲授新课

（一）聚焦板块

教师活动：出示教材聚焦板块文字，板书核心问题：摆钟为什么能更准确地

计时？引导学生自由猜想，收集学生猜想：摆摆动速度不变、摆锤重量固定、摆

动幅度不变等，将猜想板书留存，后续实验验证。

学生活动：齐读聚焦问题，独立思考后举手分享猜想，记录自己的猜测。

设计意图：明确本课探究主线，暴露学生原有前概念，为后续实验验证做好

铺垫。

（二）探索板块

1.活动1:观察钟摆，测量1分钟摆动次数

教师活动：播放摆钟工作动画，讲解“摆动一次”定义（摆锤从一侧出发

回到原点算摆动一次）；分发记录单，指导学生分组观测摆钟，重复测量3次1

分钟摆动次数，提醒计时、计数同步操作，减少误差。巡视指导计数出错小组,

强调多次测量取平均值减小误差。

学生活动：看懂摆动一次标准，小组分工：计时员、计数员、记录员，三次

测量并填写《钟摆1分钟摆动次数》记录单，对比三次数据，初步发现同一钟

摆每分钟摆动次数接近。

设计意图：从真实摆钟入手，建立摆动计数标准，初步感知摆摆动次数稳定。

2.活动2：自制简易摆，测量1分钟摆动次数

教师活动：播放简易摆组装标准操作示范视频，分步讲解组装步骤：组装铁

架台、细绳绑定重物、调整摆绳高度；规定摆幅不能过大，引导小组重复3次

测量1分钟摆动次数，填写自制摆记录单。巡回纠正操作错误：摆绳打结松动、

推动摆幅过大、摆动时碰到铁架台。

学生活动：观看示范视频，小组合作组装简易摆，规范操作、三次测量记录

数据，对比本组三次数据，发现自制摆每分钟摆动次数基本一致。

设计意图：学生亲手制作摆，掌握实验操作规范，自主获取定量数据，加深

对“同一摆摆动稳定”的感知。

3.活动3：探究摆幅变小，摆动快慢是否变化

教师活动：抛出疑问：摆动时摆幅越来越小，摆会变慢吗？出示分段记录单，

指导学生连续观测，记录O-lOs.10-20s.20-30s,30-40s四段摆动次数；引

导学生观察摆幅持续变小，对比四段数据，提示客观看待测量误差。

学生活动：连续观测摆动，分段计数填写记录单，对比四段数据，发现即使

摆幅变小，每10秒摆动次数基本相同。

设计意图：针对学生普遍错误猜想设计对比观测，用数据推翻“摆幅越小

摆动越慢”的认知，突破教学难点。

（三）研讨板块

教师活动：依次出示三个研讨问题，组织小组讨论，结合三组实验记录单的

数据发言，引导学生提炼结论。

问题1:同一个摆在相同时间内摆动次数相同吗？

问题2：摆的快慢和摆幅有关系吗？摆还有哪些运动特点？

问题3：不同小组的摆，摆动快慢不一样，主要是什么原因？

教师总结研讨结论：同一个摆等时；摆速与摆幅无关；摆绳长短、摆锤重量

会改变摆动快慢。

学生活动：小组结合实验数据讨论，依次发言，用测量数据支撑观点，记录

研讨结论，修正课前猜想。

设计意图：依托实验证据开展研讨，锻炼学生证据推理的科学思维，完整构

建本课核心科学概念。

（四）拓展板块

教师活动：播放秋千、节拍器实拍视频，展示生活中各类“摆”，提问：秋

千和摆钟摆动快慢一样吗？为什么？引导学生联系研讨结论分析，布置课后任务:

回家观察家里摆动类物品，记录摆动快慢区别。

学生活动：观看视频，对比节拍器、秋千的摆长、重物，分析摆动快慢差异，

记录课后观察任务。

设计意图：将课堂科学规律延伸到生活，实现学以致用，强化科学与生活的

联系，落实态度责任素养。

三、课堂练习

选择题

1.机械摆钟计时精准的根本原因是()

A.摆锤很重B.同一个摆具有等时性C.摆幅很大

答案：B

2.同一个摆摆动过程中，摆幅慢慢变小，每10秒摆动次数会()

A.变多B.变少C.基本不变

答案：C

3.两组自制摆1分钟摆动次数不同，最不可能的原因是()

A.摆绳长度不同B.摆幅大小不同C.摆锤重量不同

答案：B

判断题

1.摆锤从左边摆到右边，算完整摆动一次。()

答案：X(往返一次才算摆动一次)

2.实验重复测量多次，是为了减小实验误差。()

答案：J

3.秋千摆动幅度越小，摆动速度就越慢。()

答案：X

情境题

小明自制一个摆，连续测4段10秒摆动数据：0-10秒12次、10-20秒

12次、20-30秒11次、30-40秒12次。

1.大部分时间段摆动次数一致，说明什么科学规律？

答：同一个摆具有等时性，摆动快慢不受摆幅影响。

2.其中20-30秒只摆动11次，可能是什么原因？

答：计数出现误差、摆动过程摆碰到支架、计时有偏差。

四、课堂小结

今天我们一起探究了机械摆钟的秘密，通过观察钟摆、自制简易摆、分段测

量摆动数据，发现了核心规律：同一个摆单位时间内摆动次数基本固定，也就是

摆的等时性，这就是摆钟计时更精准的原因。实验证明，摆摆动快慢和摆动幅度

大小没有关系，哪怕摆幅慢慢变小，摆动速度也不会改变。不同小组的摆摆动快

慢不一样，是因为摆绳长短、摆锤重量存在区别。对比日悬、水钟，摆钟依靠稳

定的摆实现精准计时，也让我们感受到计时工具随科学不断进步，生活里的秋千、

节拍器都运用了摆的运动规律。

八、板书设计

5.机械摆钟

一、核心问题：摆钟计时精准的原因？

二、实验结论

1.同一摆一等时性（相同时间摆动次数相同）

2.摆快慢W摆幅大小无关

3.不同摆快慢不同：摆绳长度、摆锤重量影响

三、生活中的摆：摆钟、秋千、节拍器

九、教学反思

成功之处

1.以实验数据为核心贯穿整节课，三段分层实验循序渐进，逐步纠正学生

“摆幅变小摆变慢”的错误前概念，学生能自主依托数据得出等时性概念，落

实科学思维素养；

2.配套操作示范视频降低自制摆操作难度，小组分工明确，全员参与计时、

计数、记录，探究实践环节落地；

3.导入结合古代计时工具，拓展联系生活秋千、节拍器，完整搭建“古代

计时工具缺陷一摆钟原理一生活应用”认知链条，课堂逻辑清晰，

不足之处

1.部分小组秒表配合不熟练，计数、计时不同步，出现较大数据误差，课

堂上没有预留充足时间指导误差分析；

2.研讨环节部分学困生不敢结合数据发言，依赖优等生总结，分层引导不

足；

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