《用水计量时间》教学设计

《用水计量时间》教学设计

一、教材分析

《用水计量时间》是《计量时间》单元的第 2 课。《计量时间》让学生在观察、研究、制作计时工具的实践过程中，了解人类计时仪器的发展史， 感受人类不断深入认识时间的过程，认识到自然界一些事物的周期性可帮助人们计时，并加深对科学、技术与社会关系的理解，亲身体验一项工程的基本过程。第一课《时间在流逝》，让学生了解了人们用太阳计时，用燃香钟计时；本课自然提出“古人还曾用什么来计时”的问题，便顺势引出“用水计量时间”的话题。教科书通过图文展示了实验研究的装置，引导学生从“观察水流的速度”“测量水流速度的变化”两方面来研究水流的速度是否均匀。很显然，后部分的研究是重点。学生将测量从 30 毫升水中流出 第一个10 毫升水需要多少时间，并预测、实测流出 第二个10毫升、第三个10 毫升分别需要多少时间。学生将从实验中获得数据，并通过分析交流把数据转化成证据，指引他们对“水流速度是否均匀”“水是否能计量时间”等核心问题进行思考、研讨，使学生最终认识到“相同水位的容器中流出一定量的水，时间是一定的”“水位不变，水流速度均匀”，从而为下一课设计制作《我们的水钟》奠定科学理论基础。

二、学情分析

学习本课之前，学生已经了解到古人曾利用太阳计时，知道燃香在一定条件下匀速变短，可以大致用来计时，两种计时方法都有缺陷，从而产生探寻认识新的计时工具的愿望。对于“水流速度是否均匀”，大多数五年级学生并没有特别留心过，课堂上的测量活动将给他们增加新的直接经验和认知冲突（有孩子凭直觉会认为杯子中的水流出来的速度是均匀的）。而学生要认识到“水位变化，水流速度会变化”也有一定的生活经验，只要在课堂上认真观测，合理分析，不难达成正确认知。相对而言，本课观测活动的操作对孩子是个不小的挑战。四人小组要分工合作，准确的操作、细致的观测、默契的配合，这些实验素养都需要在平时科学课上的有效训练和养成。

三、教学目标

1、科学知识目标

（1）知道初始水位高度和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致； 保持水位高度不变，水流的速度不变。水流的这一特点可用于计时。

2、科学探究目标

（1）能通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。

（2）能通过观察古人利用流水计时的装置，结合自己的实验探究， 理解这些装置计时的方法。

3、科学态度目标

（1）理解古人的聪明才智，对古人的智慧创作产生敬佩之情。

（2）在观察和记录实验数据时能始终保持严谨细致的态度。

4、科学、技术、社会与环境目标

（1）了解社会的发展会带动计时工具的进步。

四、教学重难点

1、教学重点：观察水流速度及测量水流速度的变化。

2、教学难点：理解水位高度会影响水流速度以及古代水钟的计时原理。

五、教学准备

1、为学生准备：红色的水、铁架台(带铁圈)、能容纳 200 毫升水的透明塑料瓶、秒表、500 毫升烧杯、针筒、透明塑料瓶、透明水杯、抹布、学生活动手册。

2、教师准备：教学课件、学生实验材料。

六、教学过程

（一）聚焦

1.提问：在前面我们学习了一些计量时间的工具，你们还记得有哪些吗？

2.（出示日晷、圭表、等古代计时工具的图片）

那你们能说说它们是怎样来测量时间的吗？学生回答，师总结：不错日晷和圭表都是古人利用太阳这种天体的运动规律计时的。但是天有不测风云，月有阴晴圆缺到了晚上或阴天怎么办呢？学生可能会提出其他的方法，或者提出水钟。我们聪明的古人又又想到了一种方法——水钟，水钟在人类计时发展史上大约经历了三千年的历程，古代的水钟又是如何来计时的呢？本节课我们将探究其中的智慧与奥秘。(板书：用水计量时间)

（二）探索

1.观察水流速度是否均匀：

提问：古人为什么会用水钟作为计时器呢，它有什么特点呢？

学生：因为它有规律。

追问：你可以具体说一说它的规律吗？

学生：水流速度均匀。

同学们都有自己的独特的想法，但大家都认为水流的速度是均匀的，那是不是呢？老师今天把水流请到咱们教室里，我们一起来验证一下吧！

老师为大家准备了透明塑料瓶，为了方便观察，我将水染成了红色。首先将实验装置像老师这样组装好，组装好的小组请以你们的坐姿告诉老师。非常好，大家动手能力很强呀。在实验的开始前老师有几个小提示：在瓶子内加入200ml水时，用手堵住下方的孔，仔细观察水在流出过程中有什么变化，能够用自己的语言描述出来，如果一次没看清楚的可以进行再次观察，完成实验后以你们的坐姿告诉老师。准备好了没？开始实验！！

大多数小组已经完成实验了，有的小组还对实验现象进行了记录，做得很不错。在刚才的观察中，你们看到水流有什么变化吗？

生：刚开始快，后来慢。

有没有同学可以描述得更生动形象？

生：刚开始像一条线，后来像断线的珠子。

你的描述真形象，你们看到的跟他描述得一样吗？（不一样）刚才咱们观察到的水流像线，像珠子，说明在整个过程中水流的速度是怎样的？对，非常好，水流的速度是不均匀的！！

2.测量水流的速度

通过刚才的探究，我们发现水流的速度是不均匀的，说明水在流动过程中速度发生了变化，那究竟是什么变化呢？你有什么方法来测量我们这个水流的速度吗？水流就像我们的赛跑比赛，怎样才能判断谁跑得快呢？相同时间内谁跑得远或者相同的距离谁用时短。对，我们也可以用这种方法来帮我们判断水流的速度。

生：（1）相同时间内，流出的水量进行比较。

（2）流出的水量相同，比较时间。

设计师有着极强的逻辑思维能力，他们创造了一个又一个的新世界，你们也来当小小设计师以“相同体积的水流出所需的时间”为方法，结合前面的实验设计一个测量水流速度变化的实验装置图，并画在实验单上。

学生设计并展示设计图。

交流：这样的设计能达到目的吗？有什么不足？大家说得很好，我们发现刻度不均匀，如果有一个刻度比较准确且方便读数的仪器该多好!说得很好，用量筒，但是老师今天没给大家准备量筒，我给大家准备了另外的一个小助手——针筒！这是一个30ml的针筒，我们将它划分为三块，第一个10ml第二个10ml第三个10ml。我看到大家疑惑的表情了，老师的针筒不是用来装流出的水，而是用来泄水的！因此，我还给它配了另外一个小伙伴——挖了一半的透明塑料瓶！组装在一起，就形成了我们今天的实验装置了！除此之外，我们还需要什么？计时器用计时器做什么？记录时间。记录什么的时间，水流出时间！为了更好地完成实验，我还给大家准备了带颜色的水，具体怎么做实验呢，我们先来测量第一个10ml水流出需要多少时间，你们猜测多少时间？好，请仔细看老师这里！

教师演示，学生观察。

在这一过程中，我们还需要注意什么？

（1）观察时应平视液面。

（2）打开开关时同步计时。

（3）观察员，记录员，计时员，操作员分工明确。

（4）每次都得加水至30ml再进行实验！

为了实验准确性，我们应该测几次？三次。下面，请每组小组长过来排队领取实验器材，开始实验。

通过刚刚的测量，我们发现第一个10ml水流出花了多少时间？三次都一样，说明了什么？初始水位高度和孔径不变，流出相同水量所需的时间一致。

那第二个10ml，第三个10ml水流出时又需要花多少时间？接下来我们继续探究

在实验开始前，老师对大家有要求，来，我们齐读一下！

（1）先预测，再实验；（2）入水时，口堵住；（3）读数时，视线平；（4）计时器，分段计；（5）相配合，实验成；（6）细观察，记数据；（7）众分析，得结论。

记住了没，开始实验！

3.研讨汇报

孩子们都又快又好的完成了实验，提问：哪组同学可以分享你们的实验结果？通过数据，你有什么发现？水流速度是否均匀？（共同讨论）虽然我们三组用的时间不一样，但是我们都有发现一个规律，所用时间越来越长，这个数据说明，我们在测量的时候水流速度是不均匀的，是什么原因造成的呢？ 小结：水位的高低会引起水流速度的变化，随着水位降低，水流速度会变慢。

水流居然有这样的特点，那就不能很准确的帮助我们计时呀，孩子们你们有什么好的方法改进实验，让水流速度保持均匀呢？

学生：不断加水？

追问：为什么要不断加水？

学生：保持水位不变。

总结：你们很棒，想出了这个好办法，让我们来看看智慧的古人是怎么做到的？

4.观察古代水钟

（1）活动：出示古代水钟示意图，引导学生仔细观察并交流讨论水钟是如何计时的，其各构件的设计中包含了哪些原理。

（2）讲解：水钟的计时原理是利用水滴以固定的速度滴入圆筒，使得浮标随着水量的增加而逐渐上升，从而显示时间。由于水流的速度不均匀，需要保持水位不变才能保证水均匀地流下，于是聪明的古人设计了盛水漏斗边上的泄水孔来保持水位不变，还设计了漏斗中的锥体来控制流水孔的大小。

5.拓展

小结：

(1)水流可以用于计时，当孔径大小和初始水位高度不变时，流出相同多的水所需的时间也相同。

(2)水位高低的变化会引起水流速度的变化。水位高时，水流速度快；水位低时，水流速度慢；水位保持不变时，水流速度也保持不变。

制作一个控制水流速度的水钟：要求，水流速度均匀

七、板书设计

用水计量时间

               水流速度

是不均匀的