第1节 能量的转移和转化（表格式教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

该初中物理教学设计聚焦能量的转移与转化、守恒定律及方向性核心知识点，通过秋千摆动幅度变小的问题导入，衔接学生已学的机械能、内能等能量形式，以小球碰撞实验等具体情境为支架，帮助学生梳理能量变化脉络。 资料特色在于融合科学探究与生活实例，通过小球碰撞实验分析能量转移转化，结合水电站、水火箭等实例培养科学思维，用永动机案例深化守恒理解，渗透节能意识培育科学态度与责任，助力学生提升观察分析能力，为教师提供结构化教学流程与丰富素材。

第1节 能量的转移和转化（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 能量的转移和转化 教学 目标 物理观念 知道能量可转移与转化，能识别常见的能量转移和转化实例；理解能量守恒定律，明确能量总量不变 科学思维 · 通过分析能量转移和转化现象，培养逻辑思维能力；能运用能量守恒定律解释相关物理现象 科学探究 · 经历分析秋千、小球等运动中能量转化的探究过程，提升观察与思考能力；能通过讨论交流，归纳能量转移和转化的规律 科学态度 与责任 · 养成实事求是的科学态度，认识到提高能量转化效率对节能和可持续发展的重要性，增强节约能源的意识。 教材 分析 本节围绕能量的转移与转化展开，衔接了机械能、内能、电能等常见能量形式，突出能量守恒定律这一核心概念，关联物理观念、科学思维与科学态度素养。知识体系以“现象—规律—应用”为主线，通过生活实例和图示呈现能量转化过程，强调能量总量不变与方向性特征。教学重点为能量守恒的理解，难点在于解释机械能减少却不违背守恒的原因。教学应以问题驱动，结合讨论与观察活动，引导学生从摩擦生热等现象中认识内能转化。学习逻辑由具体到抽象，通过秋千、小球弹跳等熟悉情境促进认知进阶。目标定位在能举例说明能量转移与转化，并运用E总=恒量分析简单情境，最终达成对能量守恒与效率问题的初步理解。 学情 分析 1. 知识储备分析：学生此前已对各种形式的能量有所了解，像动能、势能等。此阶段学生逻辑思维能力有所发展，对抽象知识的理解能力增强，但在分析复杂能量转化和转移问题时仍有困难。教材重难点是能量守恒定律的理解与应用，能量转移和转化方向性的认识，以及能量转化效率的计算。要求学生能识别生活中能量的转移与转化现象，理解相关规律并用于解释实际问题，掌握能量转化效率的计算方法。 · 2. 思维能力分析：通过分析能量转移和转化现象，培养逻辑思维能力；能运用能量守恒定律解释相关物理现象 · 3. 学习兴趣与态度分析：养成实事求是的科学态度，认识到提高能量转化效率对节能和可持续发展的重要性，增强节约能源的意识。 教学 重点 1. 1. 通过实例分析，理解能量转移与转化的基本形式。 2. 2.结合生活现象，掌握能量守恒定律的内容及其应用。 教学 难点 1. 1.理解能量转移和转化具有方向性的特点及其实际意义。 2. 2.分析具体情境中能量损耗的原因，并计算能量转化效率。 教学 器材 小球，PPT，墨水，永动机图片 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】书本第P74为小男孩在荡秋千，只要用力推一下，秋千就会带着男孩忽高忽低地来回摆动。此后，秋千摆得越来越低，男孩和秋千的机械能越来越少。减少的机械能去哪儿了？ 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、 能量可以转移或转化吗？ 【问题提出】物质不同的运动形式对应不同的能量，与机械运动对应的是机械能，与分子热运动对应的是内能，与电荷运动对应的是电能……我们所熟悉的各种运动形式：鸟儿飞翔、气体扩散、电流等无不对应着不同形式的能量。不同形式的能量可以相互转化吗？ 【实验探究】小球 A （蓝色）静止在轨道的底端，从某一高处释放小球 B（粉色），观察两小球的运动情况。两小球运动过程中有能量的转移或转化吗？ 【实验分析】小球 B 向下运动时，重力做功，小球 B 的重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能。当小球 B 撞击小球 A 时，小球 B 对小球 A做功，小球 A 获得动能，而小球 B 动能减小，动能从小球 B 转移到小球 A。这表明做功往往伴随着能量的转移或转化。 我国神舟载人飞船返回舱在进入大气层高速下降的过程中，返回舱表面温度高达 2 000 ℃，变成一个通红的火球，这是由于空气阻力做功，返回舱的部分机械能转化为 内能。图 17-1-1 中秋千的摆动幅度越来越小，也是由于摩擦力和空气阻力对秋千做功，将男孩和秋千的机械能转化为内能 【实验总结】植物进行光合作用，将光能转化为化学能；电流通过电风扇，将电能转化为机械能；章首图所示的水电站，可以将水的机械能转化为电能。不同形式的能量在一定条件下都可以转移或转化。 【例题01】如图所示，图甲是古代的水磨，流水冲击水轮，水轮转动从而碾谷、磨面等；图乙是现代的水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法错误的是（   ） A．图甲是利用了水的机械能，所以能量直接消失 B．图乙中的拦河大坝，起到了提高水重力势能的效果 C．流水冲击水轮的过程中，流水速度减小，所以其动能减小 D．流水通过水轮后，其机械能减小 【答案】A 【解析】A．图甲是利用了水的机械能，将水的机械能转化水轮的机械能，说明能量可以发生转移，故A错误，符合题意； B．图乙中的拦河大坝，使水的高度升高，起到了提高水重力势能的效果，故B正确，不符合题意； C．流水冲击水轮的过程中，流水速度减小，质量不变，所以其动能减小，故C正确，不符合题意； D．流水通过水轮后，对水轮做功，其机械能减小，故D正确，不符合题意。 故选A。 【例题02】2025年4月24日是第十个“中国航天日”，学校物理社团的同学们制作了“水火箭”，“水火箭”的发射及其简易原理图如图所示。当内部气体压强增大到一定程度时，水会冲开瓶塞从“水火箭”中向下喷出。结合材料，下列说法不正确的是（   ） A．打气时，“水火箭”内气体的内能会增加 B．“水火箭”中的“水”是一种燃料 C．“水火箭”加速起飞时将内能转化为机械能 D．水向下喷出会使“水火箭”升空是由于力的作用是相互的 【答案】B 【解析】A．利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，水火箭中空气的内能在增大，故A正确； B．燃料能燃烧，燃烧时将化学能转化为内能，水不能燃烧，不是一种燃料，故B错误； C．水火箭加速起飞时，气体对水火箭做功，气体的内能转化为水火箭的机械能，故C正确； D．水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故D正确。 故选B。 学习新课 二、能量的转化或转移有规律可循吗？ 【基本概念】煤炭所具有的化学能是远古植物将阳光的能量转化并储存在体内的。刹车过程中，汽车的机械能减小，减少的机械能并未消失，而是转化成了内能。杯子里的热水慢慢变冷，热水的内能转移到了空气中。 大量事实表明：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失；它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分；在转化或转移的过程中，能量的总和保持不变。这就是能量守恒定律（law of conservation of energy） 历史上曾有很多人梦想制成不需要输入任何能量却能够不断对外输出能量的机器—永动机。无论他们的设计看起来多么巧妙，却从未有人取得成功，这是因为这类永动机的设想违背了能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律，所有能量转化或转移的过程，都遵循能量守恒定律。守恒的思想是人类科学探索活动中 极为宝贵的智慧结晶，除了能量守恒定律，还有一系列其他守恒定律。科学家往往利用守恒思想指导对未知世界的探索。能量转化或转移的过程不仅遵循能量守恒定律，还具有方向性。 酷暑炎炎，动物园用冰块给大熊猫降温，热量从大熊猫身上转移到冰块（图 17-1-6）。高温物体和低温物体接触，热量只会从高温物体自发地转移到低温物体，而不会从低温物体自发地转移到高温物体。篮球从高处落下，与地面多次碰撞后，最终总会停下来，是由于摩擦力和空气阻力做功而使机械能转化为内能。但我们从未看到相应的逆过 程：内能重新自发地转化为机械能而使篮球越弹越高。 永动机设计 进入大气层的载人飞船返回舱 【总结】尽管扩散、热传递、摩擦生热等现象都符合能量守恒定律，但它们的逆过程不会自发发生。俗话所说的“覆水难收”“破镜难圆”，从物理学的角度看就是能量的转移和转化具有方向性。能量在不同形式之间相互转化、在物体之间转移时，并不是符合能量守恒定律的过程就一定能发生，能量的转化和转移具有方向性 【例题03】如图所示是一种太阳能背包，它的前面有一块太阳能电池板，书包里有一蓄电池，可以给手机、小风扇等电子产品供电。下列关于该背包的说法不正确的是（    ） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．给蓄电池充电是将内能转化为化学能 C．蓄电池放电时将化学能转化为电能 D．小风扇工作时将电能主要转化为机械能 【答案】B 【解析】A．太阳能电池板通过光伏效应将太阳辐射的太阳能直接转化为电能，故A正确； B．给蓄电池充电时是将电能转化为化学能储存，并非将内能转化为化学能，故B错误； C．蓄电池放电时通过化学反应将储存的化学能转化为电能输出，故C正确； D．小风扇工作时，电动机将输入的电能转化为扇叶转动的机械能，故D正确。 故选B 【例题04】如题图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是（   ） A．序号⑩的实例可以是风力发电 B．序号④的实例可以是给充电宝充电 C．圆圈内B的能量形式是电能 D．各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，且转化过程都遵守能量守恒定律 【答案】A 【详解】AC．由图可知，电灯可以将电能转化为光能，所以B是电能；加热器可以将电能转化为内能，所以A是内能。序号⑩是将机械能转化为内能，而风力发电是机械能转化为电能，故A错误，符合题意；C正确，不符合题意； B．序号④是电能转化为化学能，和给充电宝充电时的能量转化形式相同，故B正确，不符合题意； D．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，能量既不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的，即符合能量守恒定律，故D正确，不符合题意。 故选A。 【例题05】下列现象中，没有发生能量转化的是（    ） A．锯木头时，锯条发热 B．点燃的爆竹腾空而起 C．手摸热水袋感到暖和 D．手冷时搓手取暖 【答案】C 【详解】A．锯木头时，锯条发热是由于摩擦做功，机械能转化为内能，发生了能量转化，故A不符合题意； B．爆竹腾空而起是火药燃烧释放化学能，转化为热能和机械能，发生了能量转化，故B不符合题意； C．手摸热水袋感到暖和时，热量通过热传递转移到手，属于内能的转移，能量形式未改变，故C符合题意； D．搓手取暖是通过摩擦做功，机械能转化为内能，发生了能量转化，故D不符合题意。 故选C。 通过简单的物理书本实验引入 这部分要求学生能够通过例子知道能量的转换过程 本题解题关键在于知道能量转换 这部分通过与科学结合，帮助学生跨学科学习，体现科学的探索 能量守恒定律的概念 这部分容易考查永动机 本部分了解即可，培养学生的好奇心与物理探索的精神 核心在于各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，且转化过程都遵守能量守恒定律 通过具体例子分析 课 堂 练 习 1.下图是某科技馆展出的名为“叶子”的小型低碳化未来汽车，汽车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器，车子的动力由压缩空气膨胀推动活塞做功提供。光电转换器的作用实际就是把 能转化为 能，能量转化过程中，能的总量 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【答案】光 电 保持不变 【详解】[1][2]光电转换器的作用实际就是把光能转化为电能，供用电器使用。 [3]能量转化过程中，遵循能量守恒定律，能的总量保持不变。 3. 2.各种形式的能量在一定的条件下可以相互转化．水电站里的水轮机带动发电机发电， 能转化为 能，电动机带动机器转动， 能转化为 能；植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能；燃料燃烧时，燃料的 能转化为 能． 【答案】机械 电 电 机械 光 化学 化学 内 【详解】[1][2]发电机是将其它形式的能转化为电能的装置，水轮机转动带动发电机发电是将机械能转化成电能． [3][4]电动机带动机器转动，消耗电能，将电能转化为机器的机械能． [5][6]植物进行光合作用，将光能转化为化学能蕴藏在体内． [7][8]燃料燃烧时，释放出大量的热，将体内蕴含的化学能转化为内能． 3.自然界的能量是守恒的，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，下列事例中涉及能量转移的是（    ） A．小车在斜面上滑下后，推动木块移动 B．卫生间的排气扇通电后，快速旋转 4. C．流星从夜空中快速划过发出耀眼光芒 【答案】A 【详解】A．小车在斜面上滑下后，推动木块移动，小车的机械能传递给木块，属于能量的转移，故A符合题意； B．卫生间的排气扇通电后，快速旋转，电能转化为机械能，属于能量的转化，故B不符合题意； C．流星从夜空中快速划过发出耀眼光芒，克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于能量的转化，故C不符合题意。 故选A。 5. 4.小林用燃气灶烧水，给爷爷泡了一壶茶。善于思考的小林发现在这个过程中包含很多物理知识，下列说法中正确的是（　　） A．燃气灶烧水时，燃料的热能能转化为内能 B．水的温度升高，含有的热量增多 C．茶香四溢，是因为分子在不停地做无规则运动 D．泡茶时，通过做功的方式改变了茶叶的内能 【答案】C 【详解】A．燃气灶是通过燃料的燃烧放出热量，将燃料化学能转化为内能，故A错误； B．水的温度升高，分子运动越剧烈内能增加；而热量是热传递过程中传递的内能多少，是过程量，不能“含有”来描述，故B错误； C．茶香四溢，这是扩散现象，表明香味分子不停地无规则运动，故C正确； D．泡茶时，是利用热传递来改变茶叶的内能，故D错误。 故选C。 6. 板 书 设 计 第1节 能量的转移和转化 一，能量转移与转化 · 能量转移：能量从一个物体转移到另一个物体（如小球碰撞时动能转移）。 · 能量转化：能量从一种形式转化为另一种形式（如机械能→电能、化学能→内能）。 二，能量守恒定律 · 能量不会消失或创生，只能转移或转化，总量保持不变（如小球摆动时动能与势能相互转化）。 · 实际过程中部分能量可能转化为内能（如摩擦生热），但总能量仍守恒。 三，能量转化方向性 能量转移和转化具有方向性（如热量自发从高温物体传向低温物体，不可逆） 课 堂 小 结 本节课围绕能量的转移与转化展开，通过实例分析和讨论帮助学生理解能量守恒定律、方向性及转化效率等核心概念，教学基本达成课标要求。学生能较好掌握能量守恒的基本内容并举例说明常见能量转化，但在理解能量转化方向性及其不可逆性上仍有困难，对永动机不可能实现的深层原因分析不够深入。成功之处在于联系生活实际，增强科学观念；不足在于探究活动设计较少，学生高阶思维培养不足，需加强基于问题的探究与推理，提升科学思维与社会责任素养。 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $