师：同学们，又到科学课学习时间啦，今天我们要认识几位科学家，看看他们是如何开展研究工作的。大家认识这几位科学家吗？请把书本翻到55页，阅读课本内容，思考一下这些科学家的哪些品质值得我们学习。阅读过程中，认真想一想，你还认识哪些科学家，为什么他们能给你留下深刻印象。科学家们伟大的发现和取得的巨大成就令人赞叹，像李四光、钱学森、袁隆平等，他们始终对周围世界保持好奇，有自己的思考，不盲从权威，在科学研究中重视证据，还能几十年如一日地坚持研究。正因为具备这些优秀品格，他们才在各自领域取得巨大成就。同学们一定很好奇，科学家们究竟是怎样工作的呢？他们研究的问题从哪里来？今天我们就一起来学习科学家的研究方法，像科学家那样做研究。请同学们观看一组蛇板运动视频，了解蛇板是怎样运动的。
（老师展示牛顿摆，推动小球到相同高度，松手，小球来回摆动）
师：这种现象被称为蛇摆。蛇形摆是专门用来研究单摆活动轨迹与关系的工具，它的小球数量往往更多，它们摆动的过程叫做摆波，由多个排成一列的单摆组成。因为每个单摆的摆动周期不同，所以会出现类似蛇形的运动轨迹。为什么会产生这么神奇的运动效果呢？让我们也像科学家一样研究一下。
（老师从器材中取出一组摆，展示摆的组成部分）
师：一个摆，由摆锤、摆线以及支架这几个部分组成。拿住摆锤张开一定角度，这时摆线与静止时的摆线就形成一个夹角，我们称它为摆角。拿住摆锤，张开一定角度，让摆运动，像这样一个来回，我们记作摆摆动了一次。各小组组装一个摆，请测量一下10秒钟摆动的次数。
（各小组组装摆并测量10秒钟摆动次数，老师记录数据）
师：把视频上获得的数据填入表格。这是四小组获得的摆动次数统计，分别是13次、17次、89次。为什么在相同时间里各小组摆动次数不一样呢？有同学看到这组数据提出了这样的问题：摆的快慢与什么因素有关呢？像这样经过思考提出问题，在科学探究中我们称之为提出问题。谁能根据表格中的数据解释一下，你认为摆的快慢与哪些因素有关？
生：我认为摆角的大小可能影响摆的快慢。
生：我觉得摆线的长短可能影响摆的快慢。
生：摆锤的轻重是否影响摆的快慢呢？
师：从同学们的猜测来看，影响摆快慢的因素可能不止一个，我们可以先选择其中一个因素来研究，比如摆角的大小与摆的快慢有什么样的关系？我们可以做出这样的猜测：摆角越大摆越快，摆角越小摆越慢。像这样经过自己思考做出的推测、尝试解释，我们称它为做出假设。做出假设后，我们就要思考怎样设计实验来验证假设。实验问题是摆角大小是否影响摆的快慢，这是一组对比实验，唯一不同的条件是摆角的大小。需要哪些实验材料？怎样使用这些材料？怎样控制摆角的大小呢？这是我们在设计实验时要思考并解决的问题。我们在支架上安装一个量角器，这样可以精确控制摆的角度。当然，其他条件要一致，如摆线的长度、摆锤的大小以及摆动的时间。经过这样的思考，我们就做好了实验前的准备，这个过程我们称它为设计方案。围绕实验设计方案，安装好实验装置，我们就可以开始实验了。下面我们完成实验，一般需要做三次，大家想一想为什么？
生：多做几次可以减少实验误差，保证实验数据的精确性。
师：对，现在我们做好准备，可以开始实验了。我们先来完成30度角的实验，注意观察30度角的第一次实验。
（老师操作实验，学生观察并记录数据）
师：然后我们完成第二次和第三次实验，把观察到的数据记录在表格中。完成60度角的实验，这是第一次实验。
（老师继续操作实验，学生记录数据）
师：然后完成第二次和第三次实验，同样把观察到的数据记录在表格中。通过对实验数据的收集和分析，可以判断先前做出的假设是否准确。这组实验所获得的数据是这样的，不论是30度角还是60度角，摆动10秒的次数都是9次。通过数据分析可以证明摆角的大小与摆的快慢没有关系。像这样根据实验获得的数据对现象进行分析，我们称之为处理信息。经过信息处理分析，我们就可以得出实验结论了。
师：我们的实验结论是摆角的大小与摆的快慢没有关系。同学们，我们回忆一下刚才的研究过程，我们对摆的快慢做出了假设，围绕“摆动快慢与什么因素有关”提出了三种假设：摆角的大小、摆线的长短、摆锤的轻重。我们选择了摆角大小这个因素进行研究，认为摆角越大，摆动越慢，摆角越小，摆动越快。然后我们设计了实验方案，在实验过程中收集了相应的数据，经过对这些数据的分析，得到了结论：摆角的大小与摆的快慢没有关系。整个过程我们围绕提出问题，经历了做出假设、设计方案、收集证据、处理信息，在此基础上得到了研究结论，科学家们遇到问题也是这样研究的。通过刚才的研究，我们初步学习了科学探究的研究步骤。