21.1 能量的转化与守恒 教案（表格式） 2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

第一节能量的转化与守恒物理观念:能列举能量转化和转移的实例,知道能量守恒定律,知道能量转化和转移具有方向,能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律来分析自然现象、解释生产生活中的相关问题。科学思维:能从能量转化和转移的角度认识效率,能用能量转化与守恒的观点分析问题。科学探究:通过对能量转移和转化的实际案例观察、分析,加深对能量转移、转化中的问题的认识。能从能量转化效率体会理想状态与实际的区别。科学态度与责任:能体会能量守恒定律在科学发展中的意义。有主动提高效率的意识,能从能量转化和转移的方向性,领悟可持续发展的重要意义。能从能量守恒定律感受大自然的多样性与统一性,能体会物理学的发展深化了人类对自然的认识。教学重点:能量守恒定律;能量转移和转化的效率。教学难点:能用能量守恒、能量转化和转移具有方向性的自然规律去认识物质世界。教师准备:课件、滚摆、单摆等。学生准备:乒乓球、电池盒、开关、导线、小灯泡、电阻、小电动机等。教学环节设计意图一、创设情境导入新课视频导入1:老师先播放一段马儿奔跑的视频。老师:要想马儿跑,马儿先吃草。有没有不吃草就能奔跑的马呢?学生:没有。老师:可是有很多人呀,就梦寐以求地想拥有这样一匹马,包括意大利著名的画家达·芬奇。他曾经设计了一个永动机,那永动机能不能永远运动呢?今天我们就来学习有关内容。情境导入2:老师拿出一个滚摆,如图。把滚摆的绕线绕在滚摆的轴上。老师:我放手之后会怎么样?学生:因为重力会往下落。老师:落下来之后呢?学生:……老师然后展示结果发现滚摆落到最低点之后又上去了。学生惊叹不已。老师:重力让滚摆下来,是什么力量又让滚摆上去了呢?创造情景,引导学生带着任务问题,怀有兴趣地去学习新内容二、新课讲解探究新知探究点一能量的转化与转移1.能量的多样性我们学过自然界中哪些能量形式?请将它们列举出来。示例:运动的火车→机械能提示:动能、重力势能、弹性势能、热能、电能、核能、化学能……事实呈现,顺带复习巩固检查有关能量的知识2.各种能量是不是独立存在的?不是的,它们可以转移,可以相互转化。(1)能量的转移①机械能转移:老师用投影仪展示课本P197图21-1进行分析。②内能转移实例(2)能量的转化串联一个能量转化的故事:①太阳→树木→燃煤电厂→正在充电的剃须刀能量转化的顺序:太阳能→树木的化学能→电厂的电能→剃须刀的化学能②太阳→小麦→进食中的人→自行车能量转化的顺序:太阳能→小麦的化学能→人的化学能→自行车和人的机械能③学生活动:学生搜集能量转移或转化实例,指名其他小组成员回答,答对得1分,答错扣1分,出题的得1分。学生积极出题、答题。(3)总结结论:通过学生列举的大量事实说明能量不是独立存在的。3.太阳是能量的源泉(1)能量从哪儿来呢?指导学生思考,并适时点拨。举例:汽油→古代生物化学能→植物化学能→光合作用→太阳能。……这样,绝大部分的能量来源都归结于太阳能。(2)地球上的能量主要来源于太阳,生命活动离不开太阳能。如植物的光合作用就是将太阳能转化为化学能,并储存在其体内。(3)图示讲解4.回顾导入环节滚摆实验,尝试回答受重力下降的滚摆为什么又会转上去。老师根据学生回答情况适时点拨。5.阅读课本P198“物理聊吧”,并分小组解决其中提出的问题。探究点二能量守恒定律1.老师指导学生拿一个乒乓球距桌面一定高度,释放,观察乒乓球的状态。(1)学生描述:乒乓球反复弹起。但高度逐渐降低。(2)分析乒乓球落下弹起时能量的转化情况。提示:落下时重力势能→动能,上升时动能→重力势能。(3)乒乓球的高度逐渐降低,说明其机械能逐渐减少,减少的机械能哪儿去了?有没有消失不见?提示:跟地面撞击、跟空气摩擦做功,机械能转化为内能。提出问题,学习兴趣提升,将知识由点到线地归纳以生动的形式,结合具体能量转化实例,既学习了物理知识,又激发学生学习动机以图解的方式教学,既调动学生多种感官并用加快学习效率,又能揭示其内在关系让学生亲自活动,增加体验,激发兴趣,沉浸式学习体验2.能量在转化与转移过程中能否量度?先鼓励学生交流讨论,老师适时点拨。列举已学过的能量转化量度关系:(1)学习机械功时,拉力做功等于克服摩擦(或重力)做功;(2)忽略其他形式的能时,机械能守恒;做功改变物体内能时,用机械功量度内能的改变;热传递改变物体内能时用热量量度内能的改变;电功量度消耗的电能;焦耳定律计算电流产生热量。3.能量的转移和转化一直是人们研究的重要问题。人们在长期的研究过程中逐渐发现自然界的能量是守恒的。科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律,即:能量既不会消灭,也不会创生,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,而能量的总量保持不变。

4.老师用铁架台、棉线、重物组成单摆实验,结合荡秋千的过程,分析单摆的小球(或荡秋千的人)能量转化过程。老师投放课本P199图21-5、21-6,鼓励学生踊跃讨论、回答:小球摆动时,势能与动能不断地相互转化。当小球到达最高处时,势能最大;随着小球的下降,势能逐渐减小,动能逐渐增大,势能转化为动能;当小球下降到最低点时,势能最小,动能则最大。小球在运动过程中与空气摩擦会产生热,小球的一部分机械能转化为内能。如果将此内能计算进去,总的能量还是守恒的。

5.永动机与能量守恒定律(1)观看达·芬奇的永动机的视频,介绍达·芬奇设计的永动机。(2)共同讨论视频中的永动机能否一直运动下去?问题出在哪儿?提示:小球在来回运动过程中有摩擦。(3)永动机越来越慢,最后停止过程中,是否遵循能量守恒定律?提示:遵循。(4)师生共建:能量守恒定律的建立为永动机敲响了丧钟。探究点三能量转移和转化的方向1.交流、讨论问题(1)高山瀑布“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”,请分析其中能的转化过程。能不能让该能的转化反过来实现呢?提示:势能→动能;不能。(2)热传递时,能量总是自发地从高温物体转移到低温物体,能不能反过来传递呢?

提示:不能。(3)摩擦生热过程是机械能转化为内能的过程,热量被环境吸收散掉,能不能再收集实现能量反转呢?

提示:非常困难。2.通过以上案例分析,我们得出结论:能量的转移与转化具有方向性。研究表明,自然界所有与热现象有关的过程都具有方向性。3.学生自主组装电路,组装完成后交换分析电路工作时能量的转化情况,且思考能不能实现能量的反转。4.虽然自然界的能量总量保持不变,但因为能量转移和转化过程中是有方向的,所以我们可以方便获取和使用的能量会越来越少,因而会存在一个能源危机问题,这将促使我们去寻找新能源。真理与谬论有时就一步之遥,关键就在于是否按客观规律办事,培养学生尊重客观事实的意识结合具体案例,学生易于接受探究点四能量转移和转化的效率1.问题思考:某个品牌的车性能很好,“省油”。(1)请思考回答,“省油”的意义是什么?提示:消耗相同的汽油,行驶的路程(做的功)多,或行驶一定的路程(做相同的功)用的油少。(2)简述消耗的能量走向:上图中有用的走向是⑤,没有用而浪费的是①②③④。

(3)有没有一种车能把消耗的汽油的化学能都最终转化为有用的机械能?提示:不可能有。2.能量转化效率(1)定义:在能量转移和转化的过程中,能量转化和转移过程中输出的有用功能量与输入总能量之比称为能量转化效率。通常用百分率表示。其数学表达式为η=E输出E(2)能量的利用存在效率问题。100%的能量利用率,是一个理想情况。3.常见能量转移和转化过程,燃料的能量转化效率:柴火灶燃气灶微波炉利用已有的知识经验,减轻学生学习难度,温故知新三、归纳概括课堂小结学生讨论发言,梳理本节知识要点,老师随时补充。(“课堂小结”内容见PPT课件)。培养学生归纳总结的意识和能力第一节能量的转化与守恒一、能量的转移与转化1.多种形式的能量2.能量的转移与转化过程3.地球的能量来自太阳二、能量守恒定律1.内容:能量既不会消灭,也不会创生,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,而能量的总量保持不变。2.能量守恒定律否定了永动机的存在三、能量转移和转化的方向四、能量转移和转化的效率1.定义:在能量转移和转化的过程中,能量转化和转移过程中输出的有用功能量与输入总能量之比称为能量转化效率。通常用百分率表示。其数学表达式为:η=E输出E2.100%的能量利用率是一个理想情况。3.常见过程的能量转化效率。见PPT课件。能量是物理学中重要的概念之一,比较抽象,但在前边的学习中,我们已经对内能、机械能、电能等能量形式、能量转化过程都接触到了,所以这一节课教学设计中充分利用前边已有的知识经验加以设计,将这些零散的能量