九年级科学下册第6章第1节电能与能量的转化（教学设计）

九年级科学下册第6章第1节电能与能量的转化（教学设计）

一、教学背景与设计理念

（一）教材与学情分析

本节内容“电能与能量的转化”属于华东师大版九年级科学下册第6章“电能”的起始章节。在初中科学体系中，它上承八年级的“电路探秘”、力学中的“功和能”以及热学中的“能量守恒”，下启本章后续的“电能的量度”、“电热器”以及高中物理中的“功能关系”、“焦耳定律”、“电磁感应”等内容。因此，本节是连接“电学现象”与“能量观念”的关键节点，具有承上启下的重要作用。【重要】【高频考点】教材通过生活中广泛使用的电源和用电器，引导学生从能量转化的视角重新审视电现象，理解电能获得和消耗的本质是能量的转化，并初步建立“电功”的概念。这不仅是知识的延伸，更是科学观念的深化。

九年级学生已经具备了一定的电学基础知识和能量守恒的初步概念，但对于“电能”这一抽象形式的能量及其与其它形式能量间的具体转化过程，尚缺乏系统性的认识和深刻的体验。他们习惯于从电流、电压等视角分析电路，对从“能量转化”这一更本质、更具统摄性的视角来审视电学问题，还需要教师的精心引导和搭建思维脚手架。同时，该年龄段学生具备较强的探究欲望和逻辑思维能力，为本节开展探究式、启发式教学提供了可能。

（二）设计理念

本节课严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的课程理念，以“核心素养”为导向，秉持“从生活走向科学，从科学走向社会”的课程设计思路，致力于实现以下设计追求：

1.大概念统摄，结构化教学：以“能量守恒与转化”这一跨学科大概念为统摄，将电源、用电器、电功等零散知识点进行结构化整合，构建“电能的生产（获得）与消耗（利用）本质上都是能量转化过程”的核心认知框架。【非常重要】

2.真实情境驱动，任务化学习：以“点亮城市”为主线情境，通过一系列层层递进的任务（识别能量来源、分析能量去向、定量描述转化、解决实际问题），驱动学生在完成任务的过程中主动建构知识、发展思维。

3.深度学习导向，高阶思维培养：通过引导学生对“电功”与“能量转化”关系的思辨，对生活中能量转化效率的讨论，以及对“一度电的旅行”的想象，培养学生的高阶思维，如系统思维、批判性思维和创造性思维。

4.科学探究实践，方法内化迁移：在分析用电器能量转化时，引导学生运用观察、分类、归纳等方法，并尝试设计简易方案“验证”能量的转化，将科学探究的方法内化为学生解决问题的能力。

5.技术与工程融合，社会责任渗透：结合发电技术的发展、节能电器的应用，引导学生理解科学、技术、社会、环境的关系，树立节能意识和社会责任感，体现科学的育人价值。【热点】

二、教学目标（学习目标）

基于核心素养，本节课的学习目标设定为：

1.科学观念：理解电能是能量的一种形式。能从能量转化的视角，解释电源（如干电池、发电机）和用电器（如电灯、电动机）在电路中的作用，初步形成用“能量转化与守恒”观点分析电学问题的意识。【非常重要】

2.科学思维：通过实例分析，归纳出电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程，理解电功的实质。能运用“功是能量转化的量度”这一思想，初步建立电功与能量转化量之间的联系。【难点】

3.探究实践：通过观察、查阅资料或小组讨论，列举并说明不同类型电源和用电器中的能量转化过程。能根据能量转化方式对常见的用电器进行简单分类。

4.态度责任：通过了解我国电力能源的结构（如火电、水电、核电、新能源发电），认识科技进步对人类生活方式的影响，增强节约用电、开发清洁能源的意识，培养可持续发展的责任感。【热点】

三、教学重难点

（一）教学重点

1.从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。

2.理解电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程，即电功的实质。

（二）教学难点

3.建立“功是能量转化的量度”的观念，理解电功与能量转化的内在联系。

4.对电功这一抽象概念的理解和形成。

四、教学准备

（一）教师准备

1.多媒体课件：包含水力发电、风力发电、火力发电、太阳能发电视频；各类用电器（白炽灯、LED灯、电风扇、电水壶、电动玩具车）工作视频或动图；能量转化关系示意图动画。

2.演示实验器材：手摇发电机、小灯泡、导线、开关、干电池、电动小风扇、温度计、带有橡胶塞的小瓶、适量的水。

3.学习任务单：设计引导性问题，记录学生探究过程。

（二）学生准备

4.预习教材，观察家中用电器铭牌，思考其工作时发生了什么变化。

5.分组：每4-5人一组，便于讨论与合作。

五、教学实施过程

（一）创设情境，引入新课——点亮城市的电能从何而来？

【环节时长】约5分钟

【教学实施】

上课伊始，教师利用多媒体播放一组精心剪辑的视频短片。画面从夜幕降临、万家灯火的宁静城市开始，镜头逐渐推向发电厂（如火电厂高耸的冷却塔、水电站宏伟的大坝、风力发电机旋转的叶片、光伏电板组成的蓝色海洋），再拉回到城市中穿梭的电动汽车、霓虹闪烁的广告牌、温暖的室内灯光。

视频播放结束后，教师以一个富有启发性且贴近学生生活的问题切入：“同学们，我们每天享受着电带来的光明、动力、温暖和清凉。请思考一下，驱动整个城市运转的‘电能’，最初是从哪里来的？它以怎样的形式‘诞生’，又经历了怎样的旅程，最终点亮了我们书桌上的这盏台灯呢？”【非常重要】【高频考点】

此问题旨在激活学生的前概念，引导他们从源头思考电能的生产问题，自然地引出本节课的核心议题——电能的获得与转化。学生可能会根据常识回答“从发电厂来”、“从电池里来”。教师对学生的回答给予积极肯定，并进一步追问：“那发电厂又是如何‘生产’电的？电池里的‘电’又是从何而来的呢？它们是不是凭空产生的？”从而将学生的思维引向更深层的“能量转化”视角。

（二）探究新知，层层递进——电能的获得与转化

本环节是课堂教学的核心，分三个层次展开。

1.电能的“诞生”——认识电源中的能量转化【重要】

【环节时长】约10分钟

【教学实施】

（1）实验激趣，直观感知：教师演示手摇发电机发电使小灯泡发光的实验。请一位学生上台体验，摇动发电机手柄，观察小灯泡的发光情况。教师引导全体学生观察并思考：“小灯泡亮了，说明产生了电能。这个电能是从哪里来的？是谁提供的？这个过程中，能量形式发生了什么变化？”

学生通过观察，能够直观地感受到：机械能（手的动能）通过发电机转化为了电能。教师在此基础上总结：像发电机这样，能把其他形式的能转化为电能的装置，我们称之为电源。电源是电能的“诞生之地”。【基础】

（2）分类归纳，深化理解：教师通过多媒体展示更多类型的电源图片或视频：干电池（化学电源）、太阳能电池板（光电源）、蓄电池（充电时，电能→化学能；放电时，化学能→电能）、风力发电机、核电站等。引导学生以小组为单位，利用学习任务单，讨论并归纳这些电源在工作时，分别是将什么形式的能转化为了电能？

学生分组讨论后，选派代表发言。教师引导学生梳理归纳：

化学电池：化学能→电能。

水力/风力发电机：机械能（水的势能、风的动能）→电能。

火力发电厂：燃料的化学能→内能（热能）→机械能→电能。【难点】

太阳能电池：光能→电能。

核电站：核能→内能→机械能→电能。

（3）观念建构：通过以上归纳，引导学生得出一个重要结论：电能不是凭空产生的，它是由其他形式的能量通过电源转化而来的。这是能量守恒定律在电学中的具体体现。从而完成对电源作用的本质认识——电源是提供电能的装置，本质上是“能量转化器”。【非常重要】

2.电能的“旅行”——认识用电器中的能量转化【重要】

【环节时长】约12分钟

【教学实施】

（1）问题迁移，逆向思考：教师承接上一环节，提出问题：“电能从电源‘诞生’后，开始了它的旅程。它最终流向了哪里？又变成了什么？”引导学生思考电能的去向。

（2）实验探究，亲身体验：教师演示“电能转化”实验。取一个装有少量水的密闭小瓶，用电动小风扇（作为用电器）对着瓶口吹风。请一位同学触摸瓶身，感受温度变化。（由于小风扇电机和空气摩擦生热，瓶身温度会略有上升）。

教师提问：“电风扇工作时，消耗了什么能？得到了什么能？你从哪些现象判断出来？”学生能回答出：消耗了电能，得到了风能（机械能）和少量的热能。从而认识到，电能进入用电器后，又转化成了其他形式的能。【基础】【热点】

（3）生活联系，广泛列举：引导学生列举生活中常见的用电器，并分析其工作时电能主要转化为什么形式的能。

电灯（白炽灯）：电能→光能+内能（主要能量转化形式）。

电灯（LED灯）：电能→光能（效率更高，内能较少）。

电热水壶、电熨斗：电能→内能（热效应显著）。

电动机（电风扇、洗衣机、电梯）：电能→机械能。

电视机、电脑、手机屏幕：电能→光能+声能。

电磁炉：电能→磁能→内能。

（4）抽象概念，揭示本质：在学生对大量实例进行分析归纳的基础上，教师引导学生思考一个关键问题：“在物理学中，我们用‘电功’来描述电能转化过程的什么特征？”从而引出电功的概念。

教师讲解：电流通过用电器时，总会伴随着电能向其他形式能的转化。电流做了多少功，就表示有多少电能转化为其他形式的能。例如，电流通过电灯做功，电能转化为光能和内能；电流通过电动机做功，电能转化为机械能。

至此，得出核心结论：用电器消耗电能的过程，实质上是电流做功、将电能转化为其他形式能的过程。电流所做的功，我们称之为电功。用W表示。从而揭示电功的实质：功是能量转化的量度。电流做了多少功，就消耗了多少电能，也就有多少电能转化为了其他形式的能。【非常重要】【高频考点】【难点】

3.电能的“度量”——初步感知电功的大小【基础】

【环节时长】约6分钟

【教学实施】

（1）定性感知，建立关联：教师引导学生思考：“同样是电灯，接在电路中亮的时间越长，或者感觉越亮，说明电能转化成的光能和内能就越多。这说明什么？”引导学生认识到，电能转化的多少（即电流做功的多少）与用电器的种类、通电时间以及电路中的电压、电流等因素有关。

（2）定量引入，明确公式：教师直接给出电功的初步计算公式（结合九年级学生的接受水平，可简化处理）：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。公式：W=UIt。

解释公式中各物理量的含义和单位（W—焦耳(J)，U—伏特(V)，I—安培(A)，t—秒(s)）。指出焦耳这个单位比较小，日常生活中计量电能时，常用“千瓦时(kW·h)”这个更大的单位，也就是我们常说的“度”。并给出换算关系：1kW·h=3.6×10⁶J。

（3）理论解释，深化理解：结合公式，从理论层面回扣之前的实例：电灯更亮（功率更大），意味着单位时间内转化的能量多，在电压U相同的情况下，电流I更大，根据公式，相同时间t内电功W更大。电灯亮的时间越长，即t越大，电功W也越大。从而将定量公式与定性感知完美结合起来。【重要】

（三）巩固应用，拓展延伸——一度电的旅行

【环节时长】约7分钟

【教学实施】

（1）任务驱动，学以致用：教师发布一个富有挑战性和趣味性的任务：“一度电（1kW·h），是一个非常抽象的概念。现在，让我们展开想象的翅膀，以‘一度电的旅行’为题，描述一度电从进入用电器开始，到最后完全转化消散的过程。你可以选择一种或几种用电器，用讲故事的方式，描述它（一度电）发生了怎样的变化，最终去向了哪里，给人们带来了什么。”

（2）小组合作，创意表达：学生以小组为单位，选择一个主题（如“一度电点亮我的书房”、“一度电驱动我的电动玩具车”、“一度电烧开一壶水”等），结合本节课所学知识，进行讨论、构思，并用语言、简短情景剧或简单示意图的形式进行创意表达。

例如，“一度电点亮书房”小组可以这样描述：我是一度电，从发电厂奔涌而出，沿着电线，来到了小明的书房。我兴奋地钻进台灯里，经过灯丝时，我努力地“工作”（电流做功），把自己变成了光和热。一部分我变成了明亮的光，照亮了书本，帮助小明学习；另一部分我变成了热量，让灯丝微微发热，这些热量最终散发到空气中，温暖了房间的一角。就这样，我完成了自己的使命，从电能转化成了光能和内能，消失在书房中。

（3）总结评价，深化观念：各小组展示后，教师进行点评和总结，高度赞扬学生的创新思维和对能量转化过程的理解。通过这个活动，再次强化能量转化与守恒的观念，并自然引出“效率”的概念——一度电变成的光能越多，浪费的内能越少，就越“高效”。从而为下一节“电能的量度”和“电热器”的学习埋下伏笔，同时渗透节能教育。【热点】

（四）课堂小结，构建网络

【环节时长】约3分钟

【教学实施】

教师引导学生回顾本节课的探究历程，尝试用思维导图或概念图的方式，自主构建知识网络。可以从“电能”这一核心概念出发，向外辐射：

1.电能的获得：通过电源（如电池、发电机），将其他形式的能（化学能、机械能等）转化为电能。

2.电能的利用：通过用电器（如电灯、电动机），电流做功，将电能转化为其他形式的能（光能、内能、机械能等）。

3.电功的度量：电流做功的多少，即电能转化的量度，W=UIt。

通过学生自主构建，使零散的知识点形成有机的整体，加深对本节课核心观念的理解和记忆。【非常重要】

（五）当堂检测，反馈矫正

【环节时长】约5分钟

【教学实施】

教师呈现一组具有代表性的、紧扣教学目标的小测题，以检验学生的学习效果，并及时进行反馈和矫正。

1.【基础】下列装置中，属于电源并能将化学能转化为电能的是（）

A.发电机B.干电池C.电风扇D.太阳能电池板

（考查对电源概念和能量转化方向的识别。）

2.【重要】下列关于电功的说法，正确的是（）

A.电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程

B.电灯发光的亮度与电流做功的多少无关

C.电动机工作时，电流做的功全部转化成了机械能

D.只要用电器通电，电流就做了功

（考查对电功实质的理解。D选项需要辨析，如电路短路时，电流做了功但能量可能以内能形式耗散，没有达到预期目的，但仍做了功。）

3.【热点】以下用电器正常工作时，主要把电能转化为机械能的是（）

A.电饭煲B.电视机C.洗衣机D.笔记本电脑

（考查对不同用电器能量转化方向的判断。）

4.【难点】下列说法中，不符合能量转化与守恒观点的是（）

A.电能是发电机凭空产生的

B.电风扇工作时，电能转化成了机械能和内能

C.干电池为电路提供电能，同时自身化学能减少

D.光能通过太阳能电池可以转化为电能

（考查能量守恒观念。）

教师通过巡视、提问或学生板演等方式收集信息，对普遍存在的问题进行集中讲解，对个别问题予以针对性指导，确保教学目标当堂达成。

六、板书设计

采用结构化的板书，呈现核心概念及其关系：

第1节电能与能量的转化

一、电能的获得——电源

其他形式的能→电源→电能

（化学能、机械能、光能、核能…）（发电机、电池…）

二、电能的利用——用电器