小學(xué)科學(xué)《鐘擺的秘密》

擺的秘密

秋千是生活中一個典型的擺，秋千的底座就是擺的擺錘，秋千的繩子就是擺的擺線。

一個擺由擺錘和擺線兩部分組成。擺線擺錘擺的組成什么叫擺動一次？

擺在擺動時，擺出去，再回來，叫擺動一次。

制作一個擺怎樣制作一個擺？（討論交流）給出材料:

鐵架臺,細(xì)線,鉤碼學(xué)生演示:

把蕩秋千畫面表現(xiàn)出來（注意：在一個豎直面上擺動）探究實(shí)驗，自主學(xué)習(xí)30秒鐘內(nèi)擺擺動了幾次？重復(fù)實(shí)驗（三次）師生討論結(jié)論：同一個擺，在相同的時間內(nèi)擺動的次數(shù)相同。我們的擺一分鐘擺動的次數(shù)我們的擺在30秒內(nèi)擺動的次數(shù)第一次（）次第二次（）次第三次（）次測擺擺動10秒擺動的次數(shù)。不改變其他條件，將擺幅增加，測10秒擺動次數(shù)。你發(fā)現(xiàn)了什么？擺的等時性原理：同一個擺，擺動的快慢是一定的，即每擺動一次所需時間相同。討論:擺動的快慢與哪些因素有關(guān)?與擺線的長度有關(guān)與擺錘重量有關(guān)與兩者都有關(guān)分工合作老師：計時。學(xué)生1：讓擺擺動起來。其余學(xué)生：數(shù)擺動的次數(shù)（默數(shù)）。記錄數(shù)據(jù)。驗證猜想。與擺線長度有關(guān)擺線長擺錘重30秒擺動次數(shù)15厘米50克20厘米50克30厘米50克我的發(fā)現(xiàn):與擺錘重量有關(guān)擺錘重擺線長30秒鐘擺動次數(shù)50克10厘米60克10厘米70克10厘米我的發(fā)現(xiàn):表達(dá)交流，得出結(jié)論:擺的擺動快慢與擺線長度有關(guān)，與擺錘重量無關(guān)小結(jié)2、不同的擺，擺線越長，擺動越慢；擺線越短，擺動越快。擺的快慢與擺線長短有關(guān)，擺的快慢與擺錘重量無關(guān)。同一個擺在相同的時間內(nèi)擺動的次數(shù)相同。每擺動一次所需時間相同。<一>、怎樣使你的擺擺動的慢一些？

考考你：加長擺線<二>、小朋友玩同一個秋千1、力氣大的蕩得快，對嗎？2、體重小的蕩得快，對嗎？3、體重大的蕩得快，對嗎？4、誰蕩得快呢？為什么？1、擺為什么能長時間不停的擺動？2、過一段時間為什么會慢慢停下來？思考：靜止的擺在外力的作用下開始擺動，在擺動過程中能量不斷轉(zhuǎn)化；一段時間后，擺又在外力的作用下慢慢停下來。用物理學(xué)知識來解釋：運(yùn)動的單擺儲存有機(jī)械能。有機(jī)械能就要動。于是，單擺就在動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化中運(yùn)動起來。

停下來，是因為支點(diǎn)和空氣的阻力和摩擦，使單擺的機(jī)械能耗散的結(jié)果。一般以熱能的形式耗散。鞏固練習(xí)，拓展延伸用自己所學(xué)的知識，設(shè)計一個60秒擺動20次的擺，看誰做的又快又準(zhǔn)確。伽利略與擺人類生活在時間的長河中，一直探索測量時間的方法。古人發(fā)明了用沙漏、水鐘等測量時間的裝置，到了17世紀(jì)還在沿用這種計時手段。1656年，惠更斯制造出人類歷史上第一個擺鐘，使人類對時間的測量進(jìn)入嶄新的時代。擺鐘是利用單擺的等時性原理測量時間的。那么，單擺的等時性是如何發(fā)現(xiàn)的呢？下面就講一講這個故事。科學(xué)小故事——伽利略的脈搏儀伽利略帶著初次發(fā)現(xiàn)的喜悅回到自己的房間，但是他并沒有就此罷休。伽利略是一位十分認(rèn)真又喜歡研究問題的人，根本不會滿足只從一次實(shí)驗中得到的結(jié)果。對于自然現(xiàn)象，他總是反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗研究，通過嚴(yán)密推理探索客觀規(guī)律，對單擺規(guī)律的研究也是如此。伽利略回到房間后，到處尋找實(shí)驗所需要的東西。他找來絲線、細(xì)繩、大小不同的木球、鐵球、石塊、銅球等實(shí)驗用品，在他的桌子上堆滿了這些“亂七八糟”的東西。伽利略用細(xì)繩的一端系上小球，將另一端系在天花板上，這樣就做成了一個單擺。用這套裝置，伽利略繼續(xù)測量擺的擺動周期。他先用銅球?qū)嶒灒址謩e換用鐵球和木球?qū)嶒?。?shí)驗使伽利略看到，無論用銅球、鐵球，還是木球?qū)嶒?，只要擺長不變，來回擺動一次所用時間就相同。這表明單擺的擺動周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)。可是，擺動周期是由什么決定的呢？伽利略繼續(xù)從實(shí)驗中尋找答案。伽利略首先做了兩個擺長完全相等的單擺測量它們的周期，測量結(jié)果使他看到這兩個單擺的周期完全相等。他又做了十幾個擺長不同的擺，逐個測量它們的周期。實(shí)驗表明：擺長越長，周期也越長。在實(shí)驗基礎(chǔ)上通過嚴(yán)密的邏輯推理，伽利略證明了單擺的周期與擺長的平方根成正比，與重力加速度的平方根成反比。這樣，伽利略不但發(fā)現(xiàn)了單擺的等時性，而且發(fā)現(xiàn)了決定單擺周期的因素。

最初的發(fā)現(xiàn)

1564年2月15日，偉大的物理學(xué)家伽利略出生于意大利比薩城的一個沒落貴族家庭。他出生不久，全家就移居到佛羅倫薩近郊的一個地方。在那里，伽利略的父親萬桑佐開了一個店鋪，經(jīng)營羊毛生意。孩提時的伽利略聰明可愛，活潑矯健，好奇心極強(qiáng)。他從不滿足別人告訴的道理，喜歡親自探索、研究和證明問題。對于兒子的這些表現(xiàn)，萬桑佐高興極了，希望伽利略長大后從事既高雅、報酬又豐厚的醫(yī)生職業(yè)，1581年，萬桑佐就把伽利略送到比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)?？墒牵だ詫︶t(yī)學(xué)沒有興趣，他卻把相當(dāng)多的時間用于鉆研古希臘的哲學(xué)著作，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)。伽利略是一位虔誠的天主教徒，每周都堅持到教堂做禮拜。1582年的一天，伽利略到教堂作禮拜。禮拜開始不久，一位修理工人不經(jīng)意觸動了教堂中的大吊燈，使它來回擺動。擺動著的大吊燈映入了伽利略的眼簾，引起他的注意。伽利略聚精會神地觀察著，腦海里突然閃出測量吊燈擺動時間的念頭，憑著學(xué)醫(yī)的經(jīng)驗，伽利略把右手指按到左腕的脈搏上計時，同時數(shù)著吊燈的擺動次數(shù)。起初，吊燈在一個大圓弧上擺動，擺動速度較大，伽利略測算來回擺動一次的時間。過了一陣子，吊燈擺動的幅度變小了，擺動速度也變慢了，此時，他又測量了來回擺動一次的時間。讓他大為吃驚的是，兩次測量的時間是相同的。于是伽利略繼續(xù)測量來回擺動一次的時間，直到吊燈幾乎