摆动科学

陶仙娟

摘 要：本文以教科版五年级下册第三单元中的“摆”为研究对象，根据实际操作时候所反映出的问题，对实验装置进行改进，从而达到高效精准，体现实验的科学与严谨。

关键词：小学科学； 摆的实验； 改进案例

中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）02-106-002

小学科学新课程标准指出：小学科学课程是一门以培养学生科学素质为宗旨的义务教育阶段的核心课程。该门学科以实验为基础，以探究为核心。为提高学生科学素养，培养学生学习科学的兴趣，促进动手操作能力，观察能力，思维能力和表达能力，实验教学尤为重要。但在实际教学过程中，教材中的实验并不是完美的，由于种种原因，教师在实际备课授课过程中，要做出适当的调整，或对实验做出创新设计，更好地让学生理解科学知识，提升科学素养。

一、实验改进内容

教科版五年级下册第三单元《时间的测量》中的《机械摆钟》《摆的研究》《做一个钟摆》《做一個一分钟计时器》四课时的内容。

二、实验目标

本实验研究的摆是“单摆”。所谓单摆是指在细线的下面拴一个小球重物，且细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线长相比也可以忽略的摆。单摆的摆动具有等时性，即在摆长一定、摆角较小的情况下，摆来回摆动一次所需要的时间总是一样的。对摆的等时性的研究要着重解决学生操作方面的一些问题，让学生的测量尽量地精确一些。之后，学生将测量不同重量摆锤的摆在15秒钟内摆动的次数，不同长度摆绳的摆在15秒钟内摆动的次数。他们在对测量数据的分析过程中会发现，影响摆的快慢的因素只是摆绳的长短。为了更好地理解钟摆，并学会控制钟摆的快慢。根据前面的学习基础，学生也将进一步制作一个每分钟摆动60次的摆，也就是摆钟的摆，从而将整个摆的实验做到很好的综合。

教材中涉及到的实验的具体目标如下：

1.《机械摆钟》：该课要求我们做一个摆，并观察摆在摆动时候的特点——等时性。

2.《摆的研究》：该课要求我们对自己做的摆，改变摆锤重量以及摆绳长度后，观察摆动的快慢，从而了解摆的快慢与什么因素有关。

3.《做一个钟摆》：该课研究摆长怎样影响摆的次数。需要在木条或塑料棒上不同位置固定金属圆片，从而测量摆动次数。

4.《做一个一分钟计时器》：该实验要求学生通过改变摆绳的长度，从而调整出一个一分钟摆动60次的摆。

三、教材实验存在的问题

小学科学是以实验为基础的学科，在对“摆的研究”实验准备及实际授课过程中，发现有如下问题：

1.《机械摆钟》：摆绳的固定虽然简单，但考虑到之后的实验，一般用夹子夹住，操作难度较高。

2.《摆的研究》：摆绳长度的改变是实验的关键，需要提前做好不同长度的摆绳，给实验准备带来麻烦，或用夹子将摆绳夹住，以调整不同长短，操作难度较高。

3.《做一个钟摆》：金属圆片的固定一般用双面胶黏住，不易多次使用，而且小棒在摆动过程中，容易打转，影响实验的结果。

4.《做一个一分钟摆动60次的摆》：实验过程中需要反复调整摆绳的长度，而学生在实际操做过程中难度高，导致实验不够严密，实验数据不够精确。

四、实验改进思路

1.化繁为间：减少材料的准备，也方便于操作，提高精确度。

2.实验整合：将4个实验进行简单整合，有助于实验的连贯。

五、实验改进设计

2.《机械摆钟》——摆绳的固定方式。制作单摆时，通常用打结的方式固定在支架上，或者借用小夹子，操作时需要将架子打开，把绳子与支架一同夹住，同时还涉及到角度问题，所以很多学生操作起来会有一定的困难。而我采用有洞的杆子作为支架，摆绳直接从小孔穿过，一端用回形针固定，操作方便。

3.《摆的研究》——摆绳长度调节方法。实验要求通过改变摆绳的长度，摆锤的重量，起摆的角度来研究影响摆动快慢的因素。改变角度以及重量较为简单，但教材中未体现改变摆绳的长度，多数老师的操作方法是直接制作不同长度的摆绳供学生使用，但该方法加大了材料准备的时间，也有老师指导学生用小夹子固定摆绳，从而改变绳子长度。但对于小学生来说，操作复杂，难度较大。

我采用自制标有刻度的铁架台作为标尺，将摆绳通过一根废弃的风铃管，下端由铁架台螺母固定，通过改变下端螺母高度，间接改变摆绳长度。

4.摆幅与摆动快慢的关系。利用废弃太阳高度测量器穿入风铃管作为量角器，可以直接读出摆幅大小，操作直观。

5.《做一个钟摆》——摆锤的重心改变方式。教材中改变摆锤重心的方法是在木条上用双面胶固定一个金属圆片，而实际操作的时候，由于金属圆片需要经常改变位置，而使得粘性减弱，不宜长期使用。于是通过磁铁代替金属圆片在小钢尺上进行实验，方便数据的获得。

学生在操作时发现，小钢尺在摆动过程中会动，于是改进钢尺固定方式，用栓代替绳子上。

一个成功的实验可以减少许多繁琐的叙述，往往能起到实验后无需多言的效果。目前科学教科书科学实验教学还有不少内容仪器欠缺或者不够完善。为此，需要教师对已有的实验做出有益的改进，并不断创造新的科学实验，从而促进科学实验教学的发展。 上述将4个实验改进整合后，减少了材料的准备，有助于相关实验的连贯操作，化繁为简，便于操作，还提高了实验数据的精确性。