师:同学们,今天我们学习五年级上册教科版科学第三单元第二课《用水计量时间》。学习前,大家要准备好五年级上册科学课本、科学活动手册、签字笔、直尺、透明塑料瓶、剪刀、记号笔、量筒或量杯、有水的水杯、工字钉或图钉、支架、裁纸刀、计时器、橡皮泥。
本节课学习目标如下:一、通过实验发现影响水流速度变化的主要因素。二、知道初始水位高度和孔径不变时,流出相同水量所需时间一致。三、明白利用水流的这个特点可用于计时。四、通过观察古人利用流水计时的装置,理解其计时方法。
上节课我们知道古人曾用日晷、圭表、蜡烛、燃香、水等来计时,发现这些计时方法有个共同特征,即自然界有规律运动的物体或事件可帮助我们记录时间。但利用太阳和燃香计时存在缺陷,比如阴天、雨天或晚上,日晷和圭表就无法使用;蜡烛和燃香要求粗细均匀,还容易受风吹等外界因素干扰。
古代人发明了水钟来计时。大家想一想,为什么可以用水计时?水钟有什么优点?古人的水钟又是怎么计时的呢?今天我们就来研究用水计量时间。首先思考,水流速度均匀吗?大家回忆一下,观察过哪些水的流动现象?
生:我看过小溪的流水。
生:我观察过水龙头流出的水。
生:我洗澡时留意过花洒的出水情况。
师:那水流速度均匀吗?有什么办法能知道?如果让你们制作一个观察水流速度的滴漏装置,打算怎么设计?
生:可以往杯子里倒水,然后倒出来,观察水流速度是否均匀。
师:这个想法不错,但杯子口太大,水很快流完,不容易看清楚。我们可以制作一个滴漏装置观察水流速度。下面学习如何制作滴漏装置。滴漏装置通常上面是装水容器,水可以流下来,下面有个接水容器。上面用去底的透明塑料瓶倒过来盛水,用工字钉或图钉在瓶盖上扎一个小孔,让水从小孔缓慢流出;下面用有刻度的透明水杯作为接水容器。接下来看老师制作滴漏装置。
今天我们通过实验测量水流速度是否均匀。把透明饮料瓶去掉底部,在瓶盖上扎个小孔,往瓶里倒水,检查水能否从小孔缓缓流出,若水能以线状流出来,实验装置就做好了。
同学们制作滴漏装置前,有几点注意事项:第一,尽量选择细长的圆形直筒塑料瓶;第二,在瓶盖上扎一个直径约为两毫米的小孔,小孔不宜过大;第三,让水能呈线状细流缓缓流出。因为实验用到尖锐利器,所以一定要注意安全,禁止在没有家长指导和协助的情况下进行本实验。下面看看同学们在家制作的滴漏装置。
生:用手机支架或者台灯支架代替铁架台,固定上面的容器。
生:用透明胶带直接把滴漏装置粘在墙上,简单又方便。
生:家里没有量杯,我在塑料瓶上画刻度来进行测量。
生:用一支笔穿过塑料瓶与两边的盒子,形成支撑上面装水容器的支架,这样就可以实验了。
生:家里有之前做科学小实验的量杯,用支架倒扣在量杯上就能支撑上面的塑料瓶。
师:请同学们猜一猜,水流会以均匀的速度往下流吗?
生:我认为水在实验装置里是匀速流动的。
生:我觉得水会越流越快,因为水越来越少了。
生:我觉得水会越流越慢,因为它的压力越来越小了。
师:同学们答案不一样,谁的正确呢?我们通过实验看看水流速度到底是否均匀。实验前先估计一下,如果在这个塑料瓶里装上200毫升的水,每流出50毫升水需要多长时间,然后把估计时间写在记录单上。我们先用橡皮泥堵住小孔,将瓶子放在铁架台上。现在将200毫升的水倒入塑料瓶内,揭开瓶上的橡皮泥并开始计时,仔细观察下面量杯里的水积聚到50毫升时,记录时间。
实验操作过程中要注意以下几点:一、预计流出50毫升的水需要多少时间;二、用手或橡皮泥堵住瓶孔,往瓶子倒入200毫升水,准备好计时器,滴水同时开始计时,当水流出50毫升时,暂停时间并记录。为提高实验严谨性,重新将水加满至200毫升,反复三次刚才的实验步骤,做好实验记录,看水位时视线要平视。请同学们把科学学生活动手册翻到第7页,将活动手册中的记录表格修改一下,把“实际时间”这一大格分为三小格,分别记录三次实验的数据。请暂停视频,完成实验后再继续学习。
我们来看看同学们的实验记录表。第一位同学三次实验分别用了37秒、37秒和38秒;第二位同学用了22秒、21秒和22秒;第三位同学用了40秒、39秒和39秒。从数据能发现,同一装置如果孔的大小和初始水位高度不变,流出同样多的水,所需时间基本相同。那么流出更多的水,流速会有变化吗?请同学们想一想,如果继续流出第二个50毫升、第三个50毫升的水,它们的用时相同吗?请推测一下,从200毫升水中流出100毫升、150毫升水分别需要多少时间?下面看老师如何实验。
