資源簡介

教學設(shè)計
課程基本信息
學科 科學 年級 四年級 學期 春季
課題 認識簡單計時器
教學目標
1.初步理解時間概念，知道時間可以感知而且與人類生活密切相關(guān)。 2.知道時間可以通過一些有規(guī)律運動的物體或裝置來測量或計量，初步認識水漏、沙漏、日晷的結(jié)構(gòu)與計時原理。 3.了解我國古人在計量時間和解釋自然現(xiàn)象方面所做的貢獻，樹立文化自信。 4.初步體驗科學、技術(shù)與人類生活的密切聯(lián)系，認識到計時工具使人類生活更加精確、便利和快捷。
教學內(nèi)容
教學重點： 1.知道時間可以通過一些有規(guī)律運動的物體或裝置來測量或計量. 2.初步認識水漏、沙漏、日晷的結(jié)構(gòu)與計時原理。 教學難點： 理解時間概念，認識水漏、沙漏、日晷的結(jié)構(gòu)與計時原理。
教學準備
教師準備：教學課件、日晷模型、手電筒、太陽視運動軌道模型、探究正確擺放日晷的相關(guān)視頻、沙漏模型、水漏模型等。 學生準備：日晷模型、手電筒、太陽視運動軌道模型(可用長30-40厘米、寬2-3厘米的薄紙板條自制)等。
教學過程
一、情境導入，任務驅(qū)動認識簡易計時器 1.談話：同學們，今天我們一起來做善于觀察、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的小工程師。 2.提問：一天，小明遇到了這樣的情況：水龍頭漏水了，水一滴一滴以同樣的速度落下，他放了一個空杯接水，十分鐘后水剛好裝滿杯子，此時你有什么疑問嗎？水這樣勻速滴落，滴滿同樣大的杯子，每次都是10分鐘嗎？ 帶著疑問，小明連試三次，每次用時十分鐘，根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)他制作了一個計時時間10分鐘的水鐘。你見過類似的簡易計時器嗎？ 3.提出任務：它們是我國古代的水鐘，也叫水漏、漏壺或漏刻，早在2000多年前已經(jīng)開始使用。如果請你也來設(shè)計制作一個簡易計時器，你認為至少需要知道什么？ 4.小結(jié)：說得很棒，其中，了解計時器結(jié)構(gòu)組成和工作原理是進行科學設(shè)計的重要前提。 二、觀察實踐，科學探究簡易計時器結(jié)構(gòu)與原理 1.提問：下面就請同學們仔細觀察和思考，水漏由哪些結(jié)構(gòu)組成，是怎樣計時的？ 漏壺上有提梁、出水管，還有長方孔，用以安插浮箭，浮箭上標有刻度，它們怎么計時的我們來聽聽小博士的介紹。（播放漏刻視頻） 2.談話：水漏根據(jù)水均衡滴漏原理，通過觀測壺中浮箭上的刻度來計時。與水漏工作原理相似的還有沙漏，兩個漏斗形玻璃沙池中間有連接管道，方便沙子勻速流動，如果請你制作一個計時5分鐘的沙漏，你認為可以怎樣控制計時時間？ 可以改變連接管道粗細，或者增減沙池中的流沙量等。 3.提問：除了水漏、沙漏，你還知道古人常用哪些簡易計時器嗎？（出示日晷）日晷是普遍使用的一種，它由哪些結(jié)構(gòu)組成，是怎么計時的？ 日晷一般由晷針、晷盤組成，有的還有底座，計時的奧秘跟太陽影子有關(guān)，我們也來觀看視頻了解吧。（播放日晷視頻） 4.談話：日晷形態(tài)多樣，知道它們有哪些類型嗎？常見的日晷有地平式日晷、垂直式日晷、赤道式日晷等，今天準備的日晷模型就是我國古代人民發(fā)明的赤道式日晷。 5.談話：如何用日晷計量時間呢？我們先來觀察一下晷盤，晷盤上有刻度，內(nèi)側(cè)平均分布了12個格子，有子、丑、寅、卯等12個地支時辰，古人將一天平均分為12個時辰。晷盤外側(cè)有24個數(shù)字，表示一天24小時，一個時辰相當于2個小時，子時是23時至1時，丑時是1時至3時，以此類推。其中白天的時間跨越哪幾個時辰？有卯時、辰時、巳時、午時、未時、申時和酉時，不同的季節(jié)有所不同。 6.提問：認識了刻度，用日晷計時時，該怎么擺放呢？讓我們運用太陽視運動軌道模型、手電筒和日晷模型來模擬探索一下，找一找晷盤朝什么方向擺放，日晷才能計時。一起來學習操作方法吧。（播放操作視頻） 你明確要求了嗎？請同學們邊實驗邊記錄，開始吧。 7.交流反饋：同學們有了什么發(fā)現(xiàn)呢？我們來聽聽看。（播放錄音） 8.小結(jié)：真棒，用證據(jù)說話，找到了日晷正確的擺放方向，日晷需要坐南朝北擺放，相信視頻前的你也一樣出色地達成了目標。 9.談話：同學們，認識了刻度、擺放方向，就能用準確計量時間了嗎？古人在長期使用的過程中，發(fā)現(xiàn)同一個日晷不是所有季節(jié)、所有地方都適用的，一年中正午時太陽的高度不同，隨著地球的公轉(zhuǎn)，一年四季陽光直射地球的角度也會出現(xiàn)周期性變化，同一時刻不同地區(qū)的陽光直射角度也不同，為此人們對日晷進行了改造。改變了晷盤和地平面的夾角角度，像這樣改變晷盤傾斜角度會影響計時嗎？進行這個探究實驗的話，你認為需要改變的條件是什么？對，要改變晷盤傾角，晷盤傾角是晷盤和地平面的夾角，我們可以選擇20 、40 、60 ，也可以自定角度。那保持不變的條件是什么？是的，日晷擺放的位置和朝向不能變，太陽照射的位置也不能變，總之除了晷盤傾角其他都不能變。好，下面就請同學們嚴格控制實驗條件開始尋找答案。 10.交流反饋：同學們有了哪些發(fā)現(xiàn)呢？我們來了解一下。（出示實驗記錄） 11.小結(jié)：看來，讓陽光垂直照射晷盤，日晷能夠準確計時，科學研究發(fā)現(xiàn)，當晷針和地平面夾角等于當?shù)鼐暥葧r，日晷能準確計時，這個角度的調(diào)節(jié)通過改變晷盤傾角來實現(xiàn)。北京的緯度是40度，晷盤傾角就是90 減去當?shù)鼐暥?0 等于50 ，無錫的緯度是32 ，傾角就是58 。不同的城市，緯度不同，日晷晷盤傾角就不同。 三、拓展延伸，感受科技發(fā)展設(shè)計制作日晷 1.談話：同學們，日晷作為一種古代的計時儀器，人們廣泛使用了數(shù)千年，近百年才逐漸退出歷史舞臺。 2.提問：它有什么不足或缺陷呢？沒有太陽的時候它無法使用，到了晚上和陰雨天氣，還需要使用水漏、沙漏等計時工具，一年中，秋分到春分的時間段晷針影子會投射在晷盤背面，背面也有刻度計時，總體使用不太簡便。當使用簡便、計時穩(wěn)定的鐘表、手機、計時器等出現(xiàn)時，很快就取代了傳統(tǒng)的計時工具。 3.小結(jié)并布置作業(yè)：隨著科技的發(fā)展，計時工具也會不斷地迭代更新。科學的魅力在于開拓創(chuàng)新，在于智慧應用，同學們愿意運用今天所學，爭當小小設(shè)計師設(shè)計并制作一個適合自己城市使用的日晷嗎？趕快去查找你所在城市的維度，并試著完成你的設(shè)計稿吧，我們下節(jié)課再制作。

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