4.6 《制作钟摆》（教学设计）-2026-2027学年科学教科版六年级上册

该小学科学教学设计聚焦摆的摆动快慢规律，核心知识点为摆的摆动快慢与摆绳长度有关（越长越慢，越短越快）、与摆锤质量无关。课堂从机械摆钟1分钟摆动60次切入，在前一课摆的等时性基础上，通过猜测影响因素、设计实验探究，以控制变量实验为支架构建知识脉络。 该资料特色在于融合科学探究与工程实践，以控制变量实验培养探究实践能力，如学生分组设计摆绳长度和摆锤质量对比实验并定量分析数据，体现科学思维中的推理论证。制作钟摆时反复调试，渗透态度责任中的严谨求实，助力学生掌握实验方法和工程思维，为教师提供结构化教学流程与可操作学具，提升教学效率。

小学科学教科版（2026版）六年级上册第四单元《计量时间》 第6课《制作钟摆》教学设计（2026新教材·六年级） 一、核心概念、内容与要求 核心概念：物质的运动与相互作用——摆的摆动快慢与摆绳长度有关，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快；摆的摆动快慢与摆锤质量无关。利用这一规律可以制作出每分钟摆动特定次数的钟摆。 内容与要求： 1． 猜测影响摆的摆动快慢的因素（摆绳长度、摆锤质量等）。 2． 设计实验探究摆的摆动快慢与摆绳长度的关系，控制摆锤质量不变，改变摆绳长度，测量30秒摆动次数。 3． 设计实验探究摆的摆动快慢与摆锤质量的关系，控制摆绳长度不变，改变摆锤质量，测量30秒摆动次数。 4． 根据实验结果，制作1分钟摆动60次的钟摆，反复测试调整。 5． 研讨摆的摆动快慢与什么因素有关，与摆绳长度有什么具体关系，以及1分钟摆动60次的钟摆的摆绳长度特点。 6． 拓展：在木条上固定金属圆片，制作一个1分钟摆动60次的摆。 二、教材分析 本课是《科学》六年级“计量时间”单元的第6课时。教材在前一课《机械摆钟》学生认识了摆的等时性（同一个摆在相同时间内摆动次数相同）的基础上，进一步探究影响摆的摆动快慢的因素，并动手制作一个1分钟摆动60次的钟摆。 教材从“机械摆钟里的钟摆每分钟摆动60次”切入，聚焦核心问题：“我们能不能也制作这样一个摆？摆的摆动快慢与什么因素有关？”探索活动包括三个层次：一是猜测影响摆的摆动快慢的因素（可能与摆锤质量有关，可能与摆绳长度有关）；二是通过控制变量实验检验猜测——分别探究摆绳长度和摆锤质量对摆动快慢的影响，记录30秒摆动次数，取平均值；三是根据实验结果，制作1分钟摆动60次的摆，反复测试调整。研讨环节围绕摆动快慢的影响因素、与摆绳长度的具体关系、钟摆摆绳长度的特点展开。拓展部分引导学生思考在木条上固定金属圆片的位置对摆动快慢的影响。 本课强调控制变量实验的设计和数据的定量分析，培养科学探究能力和工程实践能力。 三、学情分析 六年级学生通过上一课的学习，已经知道同一个摆在相同时间内摆动次数相同（摆的等时性），也注意到不同小组的摆摆动快慢不同，但还没有系统地探究影响摆动快慢的因素。部分学生可能猜测“摆锤越重摆动越快”，这是需要实验验证的常见前概念。本课通过两个控制变量实验，帮助学生建立正确的科学认识——摆动快慢与摆长有关，与摆重无关。制作1分钟摆动60次的钟摆是工程实践环节，需要学生应用实验结论进行调试，对动手能力和耐心都有要求。由于课堂时间有限，制作和调试环节可延续到课后。 四、教学目标（四维表格） 维度 教学目标（用可观测行为动词表述） 科学观念 1. 能说出摆的摆动快慢与摆绳长度有关——摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。 2. 能说出摆的摆动快慢与摆锤质量无关。 科学思维 1. 能通过控制变量实验（改变摆绳长度、保持摆锤质量不变），归纳出摆绳长度与摆动快慢的关系。 2. 能通过控制变量实验（改变摆锤质量、保持摆绳长度不变），归纳出摆锤质量与摆动快慢的关系。 探究实践 1. 能设计并完成“摆绳长度与摆动快慢”的对比实验，记录数据并取平均值。 2. 能设计并完成“摆锤质量与摆动快慢”的对比实验，记录数据并取平均值。 3. 能根据实验结论，通过反复测试调整，制作一个1分钟摆动60次的钟摆。 态度责任 1. 在实验中认真控制变量、准确计时计数，尊重实验事实。 2. 在调试钟摆的过程中耐心细致，体会工程实践需要反复测试和改进。 五、教学重点与难点 教学重点：通过控制变量实验，发现摆的摆动快慢与摆绳长度有关（摆绳越长摆动越慢，越短越快），与摆锤质量无关。 教学难点：控制变量实验的设计——在探究摆绳长度时保持摆锤质量不变，在探究摆锤质量时保持摆绳长度不变；制作1分钟摆动60次的钟摆时准确调整摆绳长度。 六、教学准备 教具：多媒体课件（含实验方案范例、数据记录表范例、摆长与摆动快慢关系图）、机械摆钟模型（演示用）、秒表 学具（每组）：铁架台1个、细绳（约100cm，可剪短）3根（不同长度）、摆锤（钩码或金属螺母，50g、100g、150g各1个）、秒表1个、直尺1把、记录单（摆绳长度实验、摆锤质量实验）、笔 教室布置：4人一组，每组有足够空间让摆自由摆动。提前检查铁架台稳定性。提醒学生摆幅不要太大（约5-10度），计时和计数要配合默契。 七、教学过程 环节 时间 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 2分钟 出示机械摆钟图片，提问：“上节课我们观察到不同的摆摆动快慢不同。机械摆钟里的钟摆1分钟摆动60次，我们能不能也制作一个这样的摆？” 板书课题《制作钟摆》。 观察图片，明确本课目标。 （从真实钟摆目标切入，激发制作动机。） 聚焦 1分钟 出示教材“聚焦”板块问题：“摆的摆动快慢与什么因素有关？”引导学生猜测：可能与摆绳长度有关？可能与摆锤质量有关？明确本课将通过实验来检验猜测。 明确学习任务，提出自己的猜测。 （聚焦核心问题，暴露前概念。） 探索 （活动一） 5分钟 指导设计“探究摆绳长度与摆动快慢”的实验方案。 提问：“要研究摆绳长度对摆动快慢的影响，应该改变什么条件？保持不变的条件是什么？”引导学生回答：改变摆绳长度（长、中、短），保持摆锤质量、摆幅等不变。 讲解实验方法：分别用长、中、短三种摆绳，各测量30秒摆动次数，重复3次取平均值。 小组讨论实验方案，明确变量控制。 （培养控制变量实验的设计能力。） 探索 （活动二） 8分钟 指导“摆绳长度与摆动快慢”实验。 学生分组操作： ①固定摆锤质量（如50g）； ②分别用长（约50cm）、中（约35cm）、短（约20cm）三种摆绳； ③让摆小幅度自由摆动； ④用秒表测量30秒摆动次数，重复3次取平均值。 巡视指导，提醒计时和计数要同步，摆幅保持大致相同。 分组实验，测量并记录三种摆绳长度下30秒摆动次数，计算平均值。填写记录单。 （通过数据收集，发现摆绳长度与摆动快慢的关系。） 探索 （活动三） 8分钟 指导“探究摆锤质量与摆动快慢”的实验。方法： ①保持摆绳长度不变（如35cm）； ②依次使用50g、100g、150g三种质量的摆锤； ③分别测量30秒摆动次数，重复3次取平均值。 巡视指导，帮助学生更换摆锤并保持摆长不变（注意摆锤体积变化可能影响摆长）。 分组实验，测量并记录三种摆锤质量下30秒摆动次数，计算平均值。填写记录单。 （通过实验数据，检验摆锤质量是否影响摆动快慢。） 探索 （活动四） 10分钟 组织学生汇总实验数据，引导总结规律。提问：“从两个实验中分别得出了什么结论？摆的摆动快慢与什么因素有关？” 引导学生归纳： ①摆绳越长，30秒摆动次数越少（摆动越慢）；摆绳越短，30秒摆动次数越多（摆动越快）。②改变摆锤质量，30秒摆动次数不变（摆动快慢与质量无关）。然后布置任务：根据规律，制作1分钟摆动60次的钟摆。 提示：可以从较长的摆绳开始，逐步调整长度，直到1分钟摆动60次。 巡视指导，帮助调试。 分析数据，归纳结论。分组调试摆绳长度，制作1分钟摆动60次的钟摆。记录最终摆绳长度。 （从数据分析到规律总结，再到工程应用，实现知识迁移。） 研讨 3分钟 组织讨论三个问题（教师给出提示）： ①摆的摆动快慢与什么因素有关？我们是怎样知道的？ 提示：与摆绳长度有关（越长越慢，越短越快），与摆锤质量无关。通过控制变量实验验证。 ②摆的摆动快慢与摆绳长度有什么关系？ 提示：摆绳越长，摆动越慢；摆绳越短，摆动越快。 ③1分钟摆动60次的钟摆，它的摆绳长度有什么特点？ 提示：大约是25cm左右（具体值因摆锤、实验条件不同而有差异）。 讨论并回答问题，归纳规律。 （巩固核心概念，总结实验结论。） 拓展 2分钟 出示教材拓展内容：“取一根长30厘米的木条，竖直悬挂起来，使其能自由摆动，观察它的摆动快慢。如果要在这个木条上固定一块金属圆片，让它正好1分钟摆动60次，圆片应该固定在什么位置？”引导学生思考：圆片固定的位置相当于改变了“摆长”——固定越高，摆长越短，摆动越快；固定越低，摆长越长，摆动越慢。 思考拓展问题，联系摆长原理。 （拓展思维，加深对摆长影响摆动快慢的理解。） 课堂总结 1分钟 总结：摆的摆动快慢与摆绳长度有关（越长越慢，越短越快），与摆锤质量无关；利用这一规律可以制作1分钟摆动60次的钟摆；工程设计需要反复测试和改进。 回顾本课收获。 （强化核心概念和工程思维。） 布置作业 1分钟 必做作业： ①继续调试钟摆，使其1分钟稳定摆动60次，记录最终摆绳长度。 ②如果改变摆锤质量，钟摆的摆动快慢会变化吗？请用实验验证。 选做作业：用不同材料（如铁片、木片）制作摆锤，观察摆动快慢是否变化。 记录作业要求。 （延伸到课外，巩固实验结论。） 八、板书设计 4.6制作钟摆 一、猜测 可能因素：摆绳长度、摆锤质量、摆幅…… 二、实验一：摆绳长度与摆动快慢 变量：摆绳长度（长、中、短） 控制：摆锤质量相同、摆幅相同 结果：摆绳越长 → 30秒摆动次数越少 → 摆动越慢 摆绳越短 → 30秒摆动次数越多 → 摆动越快 三、实验二：摆锤质量与摆动快慢 变量：摆锤质量（50g、100g、150g） 控制：摆绳长度相同、摆幅相同 结果：摆锤质量改变 → 30秒摆动次数不变 → 与质量无关 四、结论 摆动快慢与摆绳长度有关（正比关系） 摆动快慢与摆锤质量无关 五、制作目标 1分钟摆动60次 → 调整摆绳长度约25cm 九、教学反思 本课通过两个控制变量实验，帮助学生建立了“摆动快慢与摆长有关、与摆重无关”的科学认识。学生对“摆锤质量不影响摆动快慢”这一结论感到意外——许多学生原本认为重摆锤会摆动得更快，实验数据推翻了这个前概念，印象深刻。实验操作中，小组配合是关键——一人计时、一人计数、一人操作摆，合作顺畅的小组数据更可靠。制作1分钟摆动60次的钟摆环节，学生应用实验结论进行调试，有的小组从长摆绳开始逐步缩短，最终找到合适的长度，这个过程让学生体会到工程实践中的“调优”思维。研讨中，学生能准确说出摆长与摆动快慢的关系。时间分配合理，实验操作有序。不足之处是部分小组在更换摆锤时未保持摆长一致（不同体积的摆锤重心位置不同），教师需提醒以重心位置为准。整体上，本课成功实现了从探究规律到工程应用的知识迁移。 十、课堂巩固练习 （一）填空题 1、摆的摆动快慢与________长度有关，与________质量无关。 参考答案： 摆绳；摆锤 2、摆绳越长，摆动越________（填“快”或“慢”）；摆绳越短，摆动越________（填“快”或“慢”）。 参考答案： 慢；快 3、在探究摆绳长度与摆动快慢的关系时，需要保持________和________不变。 参考答案： 摆锤质量；摆幅 4、1分钟摆动60次的钟摆，其摆绳长度大约为________厘米。 参考答案： 25（具体值因实验条件不同可能有差异） （二）选择题 1、探究摆绳长度对摆动快慢的影响时，需要改变的条件是（ ） A. 摆锤质量 B. 摆绳长度 C. 摆幅大小 D. 计时时间 参考答案： B 2、下列因素中，会影响摆的摆动快慢的是（ ） A. 摆锤的质量 B. 摆锤的形状 C. 摆绳的长度 D. 摆幅的大小 参考答案： C 3、要让一个摆摆动得更快，可以（ ） A. 增加摆锤质量 B. 减小摆锤质量 C. 缩短摆绳长度 D. 增大摆幅 参考答案： C （三）判断题（正确打“√”，错误打“×”） 1、摆锤越重，摆摆动得越快。（ ） 参考答案： × 2、探究摆绳长度对摆动快慢的影响时，摆锤质量可以随意改变。（ ） 参考答案： × 3、同一个摆，摆绳越长，摆动一次所需的时间越长。（ ） 参考答案： √ 4、制作1分钟摆动60次的钟摆，只需要一次调试就能成功。（ ） 参考答案： × （四）课堂实验探究题 题目：小明在探究“摆的摆动快慢与什么因素有关”的实验中，记录了以下数据： 实验 摆绳长度 摆锤质量 30秒摆动次数 平均值 1 50cm 50g 18、18、18 18 2 35cm 50g 22、22、21 22 3 20cm 50g 27、26、27 27 4 35cm 100g 22、21、22 22 5 35cm 150g 22、22、21 22 （1）比较实验1、2、3，你能得出什么结论？ （2）比较实验2、4、5，你能得出什么结论？ （3）根据实验结论，如果小明想做一个1分钟摆动60次的钟摆，应该选择怎样的摆绳长度？ 参考答案： （1）结论：在摆锤质量相同的条件下，摆绳越长，30秒摆动次数越少（摆动越慢）；摆绳越短，30秒摆动次数越多（摆动越快）。摆动快慢与摆绳长度有关。 （2）结论：在摆绳长度相同的条件下，改变摆锤质量（50g、100g、150g），30秒摆动次数基本不变（都是22次左右）。说明摆动快慢与摆锤质量无关。 （3）1分钟摆动60次，相当于30秒摆动30次。从实验数据看，需要比20cm更短或比35cm更长的摆绳？实际20cm是27次/30秒，要30次/30秒需更短一些。根据数据规律，摆绳长度大约在15-18cm左右（结合教材提示25cm是针对1分钟60次的总摆长，但这是单摆的实际长度，与实验条件有关。学生可根据数据推断：30次/30秒比27次/30秒要快，所以摆绳比20cm更短）。 学科网（北京）股份有限公司 $