2.5 能的转化与能量守恒 （教学设计）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学教学设计聚焦能的转化、能量守恒定律及转化方向性，通过雪崩实景图文导入，衔接学生已学的动能、势能等单一能量形式，以生活实例和实验为支架，系统梳理能量转化与守恒规律。 以情境导入激发兴趣，结合原电池实验、永动机讨论等探究实践活动，培养科学思维与科学观念。通过分析机器人能量转化、小球弹跳等实例，帮助学生理解守恒定律及方向性，为教师提供清晰教学脉络和丰富实例支撑，提升课堂效率。

第5节 能的转化与能量守恒（教学设计） 年级 九年级 学科 科学 教师 课题 第5节 能的转化与能量守恒 教学 目标 科学观念：认识各类能量形式，掌握能量转化、转移及能量守恒定律内容。 科学思维：能分析生活实例能量转化，依据守恒定律解释永动机无法制成。 态度责任：能分析生活实例能量转化，依据守恒定律解释永动机无法制成。 教材 分析 本节位于九年级上册第二章第五节，是学生系统梳理各类能量变化规律的核心内容。教材以雪崩现象作为生活情境引入能量转化相关问题，依次划分能的相互转化、能量守恒定律、能的转化转移方向性三大板块开展教学。内容涵盖太阳能、人体、火力发电、化学反应等多场景能量转换实例，结合光合作用、核电站、人造太阳拓展能源相关知识，搭配多个思考讨论活动引导学生自主归纳规律。教材借助永动机、巨石自发上坡等反例凸显能量守恒与转化方向性，补充多位科学家的研究历程完善知识背景。 学情 分析 学生此前已经学习动能势能内能电能等单一能量形式，能够简单判断物体具备的基础能量，但未系统梳理不同能量间的转化联系。学生熟悉生活中电灯、热水器、汽车等能量转换现象，具备基础的生活观察能力，却无法从宏观现象提炼通用能量变化规律。学生容易认为能量可以无损耗持续利用，难以理解永动机不能实现的底层逻辑，对能量转化具有不可逆的方向性认知存在盲区。学生具备基础的逻辑分析能力，但自主整合多场景能量转化案例、归纳通用规律的能力不足，同时对核能裂变聚变的能量转化路径容易混淆，需要借助实例对比区分两类核反应。 教学重点 掌握能量守恒定律，理解常见场景中不同形式能量的转化过程。 教学难点 理解能量转化与转移具有方向性，能辨析不可逆能量变化过程。 教学 器材 电流表、锌片、铜片、稀硫酸、烧杯、导线、原电池装置、盛水烧杯、金属勺、重物、滑轮装置。 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 展示雪崩实景图文，讲述积雪滑落的场景，抛出势能动能相互转化的问题，顺势引出本节课学习主题。 观察雪崩图文，思考能量转化问题，快速进入课堂学习。 新知讲授 一、能的相互转化 出示多组生活实物示意图，组织课堂讨论活动，引导学生分析金属勺导热、重物升降、森林火灾、跳伞等实例的能量变化，梳理能量转移与转化两类变化形式；依次讲解太阳能、人体、火力发电、化学反应四类能量转化路径，演示原电池实验，讲解化学能转化为电能的过程；出示间歇泉、青蛙跳跃、物质溶解相关讨论问题，引导学生自主分析能量来源与转化形式，讲解光合作用的能量转化过程。 1、思考与讨论 （1）图中物体具有哪种形式的能？物体的能发生了怎样的变化？ （2）上述事例说明能量具有什么特点？ 能可以在两个物体之间转移，能的形式也可以转化。 2、对于燃煤发电厂，电能是由化学能经过一系列能量转化后得到的。 3、探索活动：将锌片和铜片组成的电路插入硫酸酸中，观察电流表指针是否转动。在这个化学变化过程中，化学能转化成了电能。 4、思考与讨论 （1）间歇泉多位于火山活跃的地带，它断断续续地向外喷出热泉水，很像压力锅蒸食物时断断续续地向外喷气。热泉水喷发的能是从哪里来的？ 地下岩浆的内能。 （2）青蛙从地上跃起捕捉害虫。在这个过程中，青蛙消耗了什么能？这些能到哪里去了？青蛙获得了什么能？这些能来自哪里？ 青蛙消耗体内化学能，其部分以内能形式散失到环境，部分转化为机械能；青蛙获得了害虫的化学能；这些能最终来源于太阳能。 5、思考与讨论：氢氧化钠在水中溶解，温度会升高；磷酸铵在水中溶解，温度会降低。这两种物质在溶解过程中，能的形式各发生了怎样的转化？ 氢氧化钠时化学能转化为内能；硝酸铵溶解时内能转化为化学能。 二、能量守恒定律 展示电动机提升重物场景，抛出思考问题引导学生分析能量损耗；完整讲解能量守恒定律文字内容，说明定律适用范围与学科地位；展示达芬奇永动机设计图，组织学生讨论装置无法持续转动的原因，总结永动机违背能量守恒定律的结论。 6、思考与讨论：用电动机提升重物时，电动机消耗的电能是否都转化为重物的机械能？是否还转化为其他形式的能？如果把转化后的各种形式的能全部加起来，是否跟电动机消耗的电能相等？ ①电动机消耗的电能不都转化为重物的机械能；还会转化为内能、声能等其他形式的能； ②所有转化后的能量总和等于电动机消耗的电能。 7、思考与讨论：达·芬奇（1452～1519）曾设计了一个“永动机”：一只圆轮，里面装有可以自由滚动的重钢球。利用隔板的特殊形状，使轮子一边的钢球总是滚到另一边距离轮心远些的地方，这样，在钢球所受的重力作用下，轮子便会转动不息。这个“永动机”能旋转不息吗？为什么？ 不能。因为它违背了能量守恒定律，运转过程中存在摩擦，其会使机械能不断转化为内能而损耗掉，最终装置停止转动。 三、能的转移和转化的方向性 出示巨石自发滚上坡的案例，引导学生判断过程能否自发实现；组织课堂讨论，引导学生结合生活实例说明能量转化方向性的实际应用；梳理迈尔、焦耳、亥姆霍兹等科学家研究历程，讲解能量守恒定律的建立过程。 8、思考与讨论：试着分析以下过程能否实现，以及实现过程中的能量转化情况。 不能实现，环境的内能无法自发聚集起来转化为巨石增加的重力势能。 9、思考与讨论：请举例说明，能的转移和转化有一定的方向性具有什么实际意义？ ①指导生活器具、工业设备的设计制造（冰箱、热机、保温材料等）； ②让人类认清能源利用的局限，树立节能意识、规划新能源开发； ③解释很多自然现象的不可逆性，帮助预判过程发展方向（比如物体摩擦必然升温、高温物体会自然降温）。 分析各类实例能量变化，区分能量转移与转化两种形式。 观察原电池实验现象，记录化学能转化为电能的变化。 结合实例推导能量来源，梳理完整能量转化链条。 分析电动机能量损耗，熟记能量守恒定律完整内容。 分析永动机缺陷，理解永动机无法制造的根本原因。 判断能量自发变化过程，总结能量转化的现实意义。 课堂练习 1．春晚《武BOT》节目是我国传统文化创新表达，机器人丝滑的动作将中华武术演绎得淋漓尽致。下列说法正确的是（　　 ） A．机器人充电时，化学能转化为电能 B．机器人挥剑舞动时，不需要消耗能量 C．机器人运动时，电能主要转化为机械能 D．机器人做空翻动作上升时，重力势能不变 【答案】C 【解析】A．机器人充电时，消耗电能，将电能转化为化学能，储存在电池中，故A错误； B．机器人挥剑舞动时，需要消耗电能，将电能转化成机械能，故B错误； C．机器人运动时，电能主要转化为机械能，一小部分转化成内能，故C正确； D．机器人做空翻动作上升时，质量不变，高度上升，重力势能变大，故D错误。 2．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（   ） A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 【答案】D 【解析】AB．由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小，同时速度越来越慢，也就是动能越来越小，所以小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，能量的总量是不变的，故AB错误； C．小球运动到相同的高度，质量不变，重力势能不变，机械能减小，则动能变小，故动能不同，故C错误； D．在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，故D正确。 3．历史上许多科学家尝试制造永动机，均以失败告终，其根本原因是（   ） A．永动机的设计原理过于复杂 B．制造永动机的材料不够先进 C．违背了能量转化与守恒定律 D．科学发展没有达到一定水平 【答案】C 【解析】能量的利用过程，本质是能量的转移或转化过程，在转移或转化过程中，总量是不变的，所以不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”违背了能量守恒定律，故ABD不符合题意，C符合题意。 课 堂 小 结 1、各类能量形式：机械能、内能、电能、化学能、核能 2、典型能量转化实例 （1）光合作用：光能→化学能 （2）火力发电：化学能→内能→机械能→电能 （3）电池放电：化学能→电能；电池充电：电能→化学能 3、能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，只会转化或转移，总量保持不变 4、能量转化与转移具有方向性 板 书 设 计 作 业 设 计 教学反思 本节课依托雪崩、火力发电、原电池等实例开展教学，学生能够直观识别不同形式能量的转化过程，基本掌握能量守恒定律核心内容。多数学生难以区分能量转移与转化的概念，无法自主判断能量转化的不可逆过程，对核裂变、核聚变的能量转化路径容易混淆。课堂讨论环节学生自主分析案例的时间不足，缺少针对性例题巩固能量守恒相关应用。后续教学可增加能量转化对比表格辅助区分概念，补充永动机、核能相关例题训练，延长小组讨论时长，结合生活实例强化能量转化方向性的理解。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $