2022年2021年新教科版科学五年级上册第三单元《计量时间》教案 .pdf
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1、2021 年秋新教科版科学五年级上册教案第三单元计量时间一、单元概述自具有“时间”概念以来,人们便不断地寻求着准确计量时间的方法。古人经过长时间的观测和日常生活经验的积累,发现太阳等天体在天空有规律地改变着位置,并且呈现出周期性的运动。根据太阳东升西落固有的周期性,人们制定了历法并用此描述时间,这是我们能够追溯到的较早的划分时间的方法。 “天”成了最早的时间单位。 那么,一天内的时间进程又如何把握呢?古人发明了日晷,还研究制作出了沙漏、水钟等计量时间的装置。随着社会的发展,人们逐渐意识到精确计量时间的必要性和重要性。17世纪以后,钟表工艺迅猛发展,在时间计量史上具有划时代的意义。根据伽利略发现
2、的单摆的等时性, 惠更斯制造了历史上第一个摆钟,使时钟的误差从每天15 分钟减少到 5分钟。后来惠更斯又首次造出了第一个依靠发条驱动的机械表,并由此推动了18 世纪高精度航海钟的发明,从而解决了困扰人类近两个世纪的经度测定问题,大大推动了航海事业的发展。不仅如此,机械钟的出现还促进了当时整个机械工业的发展,使以钟表、罗盘、枪炮、印刷术等为代表的技术革命成为近代科学产生和发展的动力之一。回顾整个科学发展史,我们可以清楚地看到,计时工具的发展史是与整个人类文明发展史同步的。学生在本单元的学习中,要大致了解人类计时工具发展的几个比较典型的阶段:燃香钟水钟摆钟。学生要学会观察、研究这些不同计时工具的差
3、异性,以及保障计时准确的科学原理。在此基础上模拟设计和制作水钟、钟摆等计时工具。如同古人一样,学生通过亲历科学实践活动会发现一些计时方法的局限和不足,于是便会产生改进计时工具的内在需求。由于燃香钟受外界因素影响较大,因此,计时方法直接进阶到水钟。水钟可以说是时钟发展史上比较典型的机械计时工具了,但是其准确性和方便性都有待提高,于是又进阶到摆钟。另外,在研究同一种计时工具时,学生的认知和思维也是在不断向前推进的,例如研究水钟,一开始发现初始水位高度和孔径不变,流出相同多的水,时间是相等的;继而又发现当水位变化后,水流速度并不是相等的;最后认识到只有保持水位不变时,水流速度才是相等的。再比如,对于
4、单摆的研究,学生一开始会发现同一个单摆在摆动起来的时候具有等时性( 相同时间内摆动次数相同 ) ,但是不同单摆的摆动速度却不同。进一步研究发现,摆绳长度会影响单摆摆动的快慢。因此,本单元是学生理解“科学上的解释、理论和模型都是在特定的时期内与可获得的实证最为吻合名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 30 页 - - - - - - - - - 的”这一观点很好的材料。当学生回顾整理整个单元的研究时,可以清晰地认识到:具有一定周期性运动的事物可用
5、于计时。本单元学习目标来自课程标准中5-6 年级的下列相关学习内容。16.2.1 知道重大的发眀和技术会给人类社会发展带来的深远影响和变化。18.2.2 将自己简单的创意转化为模型或实物。18.3.2 简单评估完成一个产品或系统的可行性,预想使用效果。本单元共有 7 课,它们的编排逻辑如下。首先提出问题,明确本单元研究的主题,即在时钟发明之前,人们是怎样计时进而安排生活和劳作的 (第 1 课) ;再通过对计时发展史上不同阶段燃香钟、水钟、摆钟等典型的计时工具的制作、 观测及研讨等活动, 探究这些计时工具的特点及计时原理( 第 1-6课),认识人类计时工具发展进程,体会重大的发明和技术会给人类社
6、会发展带来的深远影响和变化;在认识并研究古代水钟、摆钟等计时工具的基础上,学生设计、制作自己的水钟、摆钟等计时工具( 第 3、6 课) ,他们根据教科书提出的任务结合所学知识,进行设计,评估完成一个产品的可行性,预测使用效果,然后将自己的创意转化为可以实际用来计时的工具,并通过测试发现问题,提出进一步改进的设想;最后,教科书引导学生调查和比较人类计时工具的演变,关注计时和我们生活的关系(第 7 课) 。第 1 课“时间在流逝”,作为单元起始课,一开始就提出了单元研究主题“在时钟发明之前,人们是怎样安排生活和劳作的呢?”,之后通过对日晷等的介绍,简要了解一些古代计时方法,然后开展“一炷香”时间的
7、研究。这项研究为后续整个单元的研究提供了基本的研究方法: 观测事物在一段时间内的运动变化( 如一段香的燃烧, 100毫升水的流动,摆摆动10 次等) 所需的时间是否一致。第 2 课“用水计量时间”,学生在认识燃香钟并了解燃香钟受外界因素影响的局限性的基础上,进而开始关注、研究水钟。通过对水流的观察,对在不同水位高度时流出相同量的水所需的时间的预测及实测,认识到水位高度会影响水流的速度。在此基础上观察古代水钟,了解古人如何做到保持水位高度相同从而控制水流速度不变。第 3 课“我们的水钟”, 学生在对水流特点认识的基础上,开始设计制作自己的水。可以让水从固定的水位高度流出相同的水量来计时,也可以想
8、办法控制水位高度不变,让水以均匀的速度流动从而计时。制作完成后还将继续测试,发现问题并加以改进。这是学生在本单元第一次经历一项简易工程的过程,学生将自己简单的创意转化为实物,体会完成一项工程的基本过程,进而收获取得进步的成就感。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 30 页 - - - - - - - - - 第 4 课“机械摆钟”,通过硏究摆钟,进一步提髙计时的精确性。通过对钟摆1 分钟内摆动次数的重复观测,以及对自制单摆( 严格地说,本单元
9、研究的是“单摆” ,教科书中简称为“摆”,本书后面也简称为“摆”)1 分钟内摆动次数的重复观测,学生会发现,同一个摆在相同时间内的摆动次数相同,即摆具有等时性;摆可以用来计时。在统计各组自制摆的摆动次数时, 学生发现,不同摆的摆动速度不同, 由此引发出新的问题:摆的速度受什么因素影响?第 5 课“摆的快慢”,承接上一课,学生讨论并预测哪些因素影响摆的摆动速度,并通过两组对比实验分别研究摆锤质量、摆绳长度与摆动速度的关系。在此基础上,学生认识到,摆速快慢与摆锤质量无关,与摆绳长度有关;摆绳越短,摆速越快,反之,摆速越慢。第 6 课“制作钟摆”,在前两课的研究基础上,学生将设计制作一个1 分钟摆
10、60次的单摆。这是一项需不断调试、改进以达成预期目标的简易工程。同样,需要经过设计(尤其是制订如何根据试验结果更有效、更快捷地改进设计方案的策略) 、 制作、测试、研讨等环节。学生将简单评估完成这个产品的可行性,预测使用效果,并将自己简单的创意转化为实物。 在此基础上, 也可以让学生在课后继续研究,设计一个 1 分钟摆动 30次或 120 次的摆,让学生简单体会摆的次数跟摆绳长度之间的比例关系。引导学生通过自己动手摸索出规律:为了让摆的次数变为原来的2 倍(或 1/2) ,绳子的长度需要增长到约 4 倍( 或缩短到约 1/4) 。这有利于启迪学生的抽象思维、逻辑思维,以及利用数学理解物理现象的
11、意识。第 7 课“计量时间和我们的生活”,学生将回顾本单元探究过的几种计时工具,调查比较人类计时工具的演变, 归纳并初步发现自然界一些周期性运动的事物可用于计时。本课引导学生关注计时和我们生活的关系,举例说明精确计时对我们生活的重要性,以及计时不精确可能导致的严重后果。最后,期望学生将所学用于现实,在实际生活中关注计时,珍惜时间,准确用时。二、单元教学目标科学概念目标燃香、水流在一定情况下匀速变化,单摆具有等时性。这些具有周期性运动特点的事物可以用来计时。计时工具准确性的提高主要依靠设计、材料等的改进。科学探究目标名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - -
12、- -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 30 页 - - - - - - - - - 能观察和记录燃香长度变化的信息。能辨别和控制实验中的可变因素。能预测和测试怎样改变一个可变因素从而影响实验结果。能解释结果并能总结可变因素是如何改变、影响实验结果的。会用图表等记录、整理、交流信息。会设计、制作和改进“水钟” “摆钟”等简易计时器。能通过阅读和研究科学资料来获取更多的信息。科学态度目标发展探究时间以及计时工具的兴趣。意识到重复实验证实结果的重要性。欣赏前人在测量时间和解释自然现象方面所做的贡献。初步体验到科学技术与人们生活的
13、密切关系。科学、技术、社会与环境目标体会社会的需求是计时工具发展的动力。体会计时技术的发展和应用影响着社会发展。意识到人们一直在寻求精确的计时方法。随着科学和技术的发展,人们制作的计时工具越来越精确。单元词汇日晷:又称“日规”,是中国古代利用日影变化测定时刻的天文仪器,通常由晷针和晷盘 ( 带刻度的表座 )组成。利用日晷计时的方法是人类在计时领域的重大发明。这项发明被人类沿用达几千年之久。水钟:水钟在中国又称“刻漏” “漏壶” 。根据等时性原理,滴水计时有两种方法:一种是利用特殊容器记录水漏完的时间( 泄水型 ) ;另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满 ( 受水型 )。中国的水钟
14、,最早是泄水型,后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85 年左右,浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行,并被广泛使用。宋代苏颂研制的水运仪象台,是当时世界上最先进的计时仪器。摆钟:摆钟是一种时钟,发明于17 世纪中叶,是根据单摆定律制造的。摆钟用摆锤控制其他机件,使钟走得快慢均匀,一般能报点,并由发条提供能量使其摆动。钟摆:时钟机件的一部分,是根据单摆原理制成的,常用于调节时钟或其他机械的运动件。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 30
15、 页 - - - - - - - - - 材料清单 ( 视学生人数和分组情况确定数量) :古人用天体运动计时的图文( 或视频 )资料、秒表、香、火柴或打火机、各种水钟的资料与图片、能容纳300 毫升水的塑料瓶子、100 毫升量筒、记号笔、工字钉、透明水杯、剪刀、美工刀、塑料瓶、尺子、铁架台、透明胶带、水钟模型、大摆钟、摆锤( 螺帽) 、摆绳 ( 棉线) 、钩码、“计时工具发展史”资料、每课相应的实验记录表。3.1. 时间在流逝( 一) 背景和教学目标对于学生来说,“时间”是一个非常熟悉的概念事物。几点上课?几点下课?几点放学?学生每天都在和时间打交道。但是要问“时间”是一种怎样的“东西”,就不
16、那么好回答了。时间是什么?没有人问我,我很清楚;但若有人问我,我便茫然不知了。我们这里谈的是科学意义上的时间。 “人类是怎样逐步发展起各种计时方法和工具的?”“现代钟表发明之前,古人如何计时?”这些问题学生可能有所思考,并有一定的探究兴趣。作为单元起始课,本课旨在引导学生来关注、研究这些问题,并通过对燃香钟这一实例的探究、研讨活动,引导学生慢慢进入探索计时工具的状态:产生研究计时方法的探索渴望,初步掌握研究计时问题的方法,为后面整个单元的学习做好准备。科学概念目标古人利用天体的运动规律计时。在一定的条件下,燃香变短的速度基本是均匀的,可以用来计时。科学探究目标能搜集古人计时方法的资料并进行交流
17、。能观测并记录燃香时间的相关数据。能就“蜡烛可以计时吗”这一问题结合实验进行讨论,表达自己的观点。科学态度目标有关注计时方法的意识和兴趣。科学、技术、社会与环境目标了解不同的时代有不同的计时工具。( 二) 教学准备为学生准备:秒表、香、火柴、记号笔、实验记录表。( 可按组准备 ) 。教师准备:有关古人用天体 ( 如太阳、 月亮) 运动计时的图文或视频资料、 教学课件。( 三) 教学过程名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 30 页 - - -
18、- - - - - - 一、单元导入1. 教师询问:谁能告诉我现在是什么时间?学生看一下手表,告诉老师具体的时间,这个时间可以精确到几时几分。2. 教师对学生表示感谢,然后引导:现在我们问几点了,只要看一下钟表就知道了,可要是我们没有钟表呢。想象一下,如果有一天全世界的钟表一下子全都坏了,世界会变成什么样子?3. 大家不要惊慌,钟表是后来才发明的,在很久很久以前,我们人类确实经历了一段没有钟表的时期。 那段时期人们又是怎样来计量时间的?钟表又是如何被人们发明出来的?从今天开始,我们将带领大家一起走进钟表的世界,去计量我们的时间。二、聚焦1. 当我们吃饭、睡觉、学习、做游戏的时候,时间一分一秒的
19、悄悄流逝。正如朱自清所说的那样:“洗手的时候,日子从水盆里过去;吃饭的时候,日子从饭碗里过去;默默时,便从凝然的双眼前过去。”2. 我们现在只要看一眼钟表就知道是几点钟,可是在钟表发明之前,人们又是怎样安排生活和劳作的呢?3. 这节课,我们先来学习本单元的第1 课时间在流逝4. 板书课题: 3.1. 时间在流逝三、探索活动一:我们能根据哪些自然现象去判断时间1. 教师引导:假如世界上没有任何计时工具,我们能根据哪些自然现象去判断时间呢?2. 出示课本 41 页的太阳图片,引导学生看一看,了解图片的内容。预设:图片上出示的是太阳升起,到太阳落山的整个过程。3. 出示旁边的一段文字, 教师讲解:在
20、远古时代,人类用天上的太阳来计时, 日出而作,日落而息,昼夜交替,太阳自然而然成了人类最早使用的时间单位。4. 学生读一读这段文字,初步了解人类早期利用太阳计时的方法。活动 2:交流古人利用太阳进行计时的方法和事例1. 教师引导:早期古人只能利用天上的太阳来计时,日出而作,日落而息。随着时代的发展,人们不再满足于现状,而是利用太阳制造出了一些计时的工具。这些计时的工具又有哪些呢?2. 出示课本 41 页下面的两幅图片,学生观察这两幅图片并读一读相关的文字,初步了名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - -
21、- - - - - - - - - - 第 6 页,共 30 页 - - - - - - - - - 解古人利用太阳进行计时的方法和事例。3. 学生说一说自己知道的有关圭表和日晷的知识。4. 教师相机补充一些圭表和太阳日晷的知识。预设:圭表,是度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。圭表和日晷一样,也是利用日影进行测量的古代天文仪器。所谓高表测影法,通俗的说,就是垂直于地面立一根杆,通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。垂直于地面的直杆叫“表”,水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。日晷,本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时
22、刻的一种计时仪器,又称“日规” 。其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻,通常由晷针(表)和晷面(带刻度的表座)组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明,这项发明被人类沿用达几千年之久。5. 出示一些圭表和日晷的图片,引导学生观察图片,进一步了解圭表和日晷,体会古人的聪明才智。活动 3:观察研究一炷香的时间1. 教师引导:我们在看古代电视剧的时候总会听到这样的台词:“大概一炷香的时间就可以了。”那么一炷香的时间究竟是多长时间呢?下面我们就来观察研究一炷香的时间。2. 出示课本 42 页上面的一幅图片,学生仔细观察并读一读旁边的文字,了解本次探究活动所需的材料、要求以及方法。
23、全班交流3. 所需材料:一根香、插香的盘子、打火机、秒表等等。4. 活动要求以及方法:取一支香分别在香的1/4 、1/2 、3/4 处做标记。点燃这根香并记录香燃烧到每个标记的时间。填写燃香时间记录表。5. 出示课本 42 页的燃香时间记录表。6. 教师强调:香点燃的时候让其自然燃烧,不可加进外力因素。做好标记,准确记录香燃烧到每个标记的时间。对记录的数据进行分析,得出自己的结论。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 30 页 - - - -
24、- - - - - 7. 学生分小组进行活动,教师巡视,了解学生活动情况。全班交流8. 指生说一说本小组记录的香燃烧到每个标记的时间。9. 对记录的数据进行分析,从中有没有一些发现?预设:一根香平均分成了4 部分,每一部分燃烧所花的时间基本相同。10. 教师小结:一炷香燃烧的时间为半个小时。通常情况下一炷香燃烧的时间都是均匀的,因此在古时候没有钟表的时代里,大多数时候人们都可以用香燃烧的时间长短来大概计量时间。11. 除了可以用香点燃的时间来记录时间,我们还可以用其他的东西来记录时间吗?蜡烛可以吗?12. 学生讨论发表自己的看法,预设:蜡烛可以用来计时,因为蜡烛燃烧也是均匀的。一只大小、长短、
25、粗细、材料相同的蜡烛燃烧的时间基本是相同的。13. 教师小结:古人为了计量时间可谓是用尽了办法,从天上的太阳到小小的一根香,一支蜡烛都是古人计量时间的工具,在这里我们不得不佩服古人的聪明才智。三、研讨通过这节课的学习,我们大致了解了在没有钟表的年代里古人计量时间的方法。下面我们来讨论一下几个问题:问题 1:古人曾用过哪些方法计时?这些方法为什么能够帮助古人计时?方法一,利用太阳计时,日出而作,日落而息。因为太阳每天东升西落,时间变化是有规律的。方法二,利用太阳投射在地上的影子制作成日晷来计时。因为太阳投射在地上的影子也是有规律可循的,因此人们可以利用这一规律制作成可以计量时间的日晷。方法三,利
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