六升七 物理能量守恒课｜理解能量转化守恒

1.从日常到概念：认识物理中的能量演讲人2026-06-13

从日常到概念：认识物理中的能量01能量转化与守恒的生活应用：我们身边的物理智慧02能量的转化：看得见的“变身”过程03课程总结：藏在万物背后的能量规律04目录

六升七物理能量守恒课｜理解能量转化守恒各位即将升入初中的同学，大家好。我是带了五届六升七物理衔接班的李老师，今天这节课，我们要从身边最熟悉的生活场景出发，一起搞懂一个藏在万物运转背后的核心规律——能量的转化与守恒。去年我在衔接班上讲这节课的时候，有个叫小宇的同学举手问：“老师，我早上没吃早饭跑操没力气，是不是就是‘没能量’了？那我吃了面包之后力气回来，面包的能量去哪了？”这个问题其实刚好戳中了我们今天课程的核心：我们天天挂在嘴边的“能量”，到底是什么？它会消失吗？接下来我们就顺着这个问题，一步步把这个规律讲清楚。01ONE从日常到概念：认识物理中的能量

1日常语言里的“能量”初体验1.1我们常说的“能量”是什么其实我们每天都在和“能量”打交道：早上赶公交跑两步会说“没力气了”，熬夜刷题会说“精力不够了”，冬天烤火会说“这个炉子能提供热量”——这些口语里的“力气”“精力”“热量”，其实都是我们对能量的直观感知。但这些日常说法和物理课上的“能量”不是完全一样的，我先给大家举几个例子：比如你推了一下桌子，桌子动了，你会觉得自己“用了力气”，这时候你体内的能量就传递给了桌子；比如太阳能热水器把水晒热，太阳的能量让水变热了，这时候能量就从太阳跑到了水里。

1日常语言里的“能量”初体验1.2我和学生的第一次“能量”对话去年小宇问完那个问题之后，我没有直接给出答案，而是先让全班同学一起想：“我们身边还有哪些能让物体‘做事’的东西？”有同学说台灯能照亮房间，是因为插了电；有同学说自行车能跑，是因为人蹬了踏板；还有同学说树叶能长大，是因为晒了太阳。我顺着这些回答总结：物理里的能量，就是物体能够对外做功的本领——这里的“做功”不是我们语文里写作业的“做工作”，而是指让物体动起来、变热、变亮的过程。比如你推桌子让它动了，就是你对桌子做了功，你的能量就用来完成了这个动作。

1日常语言里的“能量”初体验1.3能量的直观感知：看得见的“本领”为了让大家更清楚，我在课上拿了两个一模一样的皮球，一个放在讲台上，一个举到头顶松手让它掉下来。讲台上面的皮球没动，它虽然有质量，但没法自己动起来，所以它的“做功本领”暂时没表现出来；而掉下来的皮球砸到讲桌，发出了声音，还让桌面震了一下，这时候它就对外做了功，说明它有能量。我当时特意让前排的同学摸了摸掉下来的皮球，他们都发现皮球变热了一点——这就是能量转化的第一个小痕迹，我们后面会详细讲。

2物理视角下的能量分类2.1按存在形式分的常见能量类型其实能量有很多种形式，我们生活中能接触到的大概有这么几类：第一类是机械能，就是我们刚才说的运动的物体或者被举高的物体具有的能量，比如跑着的同学有动能，被举高的篮球有重力势能；第二类是内能，也就是我们常说的“热能”，比如烧开水的时候水变热，就是水的内能增加了；第三类是化学能，藏在食物、燃料里面，比如面包里的化学能，燃烧煤炭放出的热量也是煤炭的化学能释放出来的；第四类是电能，比如家里的插座、充电宝里的能量；第五类是太阳能，就是太阳带给我们的能量，还有生物质能，比如我们身体里的能量，其实就是从食物里获取的化学能。

2物理视角下的能量分类2.2我带学生做的“能量分类小游戏”为了让大家快速分清这些能量，我在课上做了个小游戏：我念一个物品，大家举手说对应的能量类型。比如我说“充电宝”，大家说电能；我说“烤肠”，大家说化学能；我说“风吹动的风车”，大家说机械能。有个同学问：“那萤火虫发光是什么能量？”我当时表扬了他，说萤火虫发光是把体内的化学能转化成了光能，属于跨界的能量转化，这个问题问得特别好。02ONE能量的转化：看得见的“变身”过程

1机械能的内部转化：动能和势能的互相变身1.1滚摆实验里的“能量变身”我之前给大家演示过滚摆实验：一个中间绕着绳子的圆盘，把它举到顶端，松手之后它会自己转着往下掉，然后又会自己转上去一点。当时有同学问：“为什么它不会一直转下去，最后会停下来？”其实这就是机械能内部的转化：当滚摆被举高的时候，它只有重力势能，没有动能；松手之后，它往下掉，高度变低，重力势能减少，但是速度变快，动能增加，这时候重力势能就转化成了动能；当它转到最低点的时候，动能最大，重力势能最小；然后它又会往上转，这时候动能又转化成重力势能。但是最后它会停下来，是因为绳子和转轴之间有摩擦，还有空气阻力，这部分我们后面会讲到。

1机械能的内部转化：动能和势能的互相变身1.2我们身边的机械能转化例子其实我们身边到处都是机械能的转化：比如荡秋千的时候，从最高处荡到最低处，重力势能转化成动能，从最低处荡到最高处，动能又转化成重力势能；比如过山车从高处俯冲下来，就是重力势能转化成动能，往上爬的时候又把动能转化成重力势能。我去年带学生去科技馆的时候，看到一个“阻尼摆”的装置，很多小球挂在一根绳子上，把第一个小球拉起来松手，它会撞第二个，第二个撞第三个，最后最后一个小球会荡到和第一个差不多的高度——这也是机械能的转化，只是因为阻尼很小，所以能维持更久。

2不同形式能量的跨界转化：从一种形式变成另一种2.1我们身边的跨界转化实例除了机械能内部的转化，还有很多不同形式的能量互相变身的例子：电能到光能：比如台灯通电之后发光，就是电能转化成了光能；还有手机屏幕亮起来，也是电能转化成光能。电能到内能：比如电暖器、电热水壶，通电之后变热，就是电能转化成了内能。我记得有个同学说：“我冬天用暖手宝，插电之后变热，就是电能变成了热，对吧？”我当时肯定了他的说法，还补充说：“其实普通的白炽灯，大部分电能都变成了内能，只有小部分变成了光能，所以白炽灯很费电，这也是为什么现在大家都用节能灯的原因。”化学能到内能和光能：比如烧煤取暖，煤炭的化学能燃烧之后变成了内能（热量）和光能（火光）；比如我们吃面包之后，面包里的化学能被我们的身体吸收，变成我们运动的能量，还有维持体温的内能。

2不同形式能量的跨界转化：从一种形式变成另一种2.1我们身边的跨界转化实例太阳能到化学能：比如家里种的绿萝，通过光合作用把太阳能转化成了自己的化学能，长大之后又会变成我们的生物质能。2.2.2学生的提问：手机充电是能量转化吗？有个同学在课上问：“老师，我给手机充电，是不是电能变成了手机里的能量？”这个问题问得非常棒，我当时解释说：“没错，手机充电的时候，电能并没有直接变成我们能用的能量，而是储存在了手机的电池里，电池里的化学物质发生反应，把电能转化成了化学能储存起来。当我们用手机的时候，电池里的化学能又会转化成电能，再变成屏幕的光能、扬声器的声能。”这个例子刚好把好几种能量转化串在了一起，大家能很清楚地看到能量的“变身”过程。

2不同形式能量的跨界转化：从一种形式变成另一种2.1我们身边的跨界转化实例2.3能量转化的方向性：不是所有转化都能反过来这里我要给大家提一个很重要的点：能量的转化是有方向的。比如我们可以把电能转化成内能（烧开水），但是我们没法把烧开的水的内能再转化成电能，让它自己回到插座里；比如我们可以把化学能转化成机械能（跑步），但是我们没法让跑步产生的热量再变回我们吃下去的面包的化学能。这个方向性的问题，我们后面讲能量守恒的时候会再提到，它也是我们为什么要节约能源的原因之一。3.能量守恒定律：看似“消失”的能量去哪了？

1从“消失”到“留存”：揭开能量守恒的面纱3.1.1学生的经典误区：能量会用完吗？刚才我们讲了能量的转化，很多同学都会有一个疑问：“既然能量一直在转化，那会不会有一天所有能量都用完了？比如我们用了电池，电池的电能就没了，那是不是能量就消失了？”其实不是的，我在课上用滚摆实验给大家解释：滚摆最后停下来了，它的机械能好像消失了，但其实它并没有消失，而是因为摩擦和空气阻力，转化成了内能——也就是滚摆、绳子、空气的温度都升高了一点，只是这个温度变化太小了，我们用手摸不出来而已。

1从“消失”到“留存”：揭开能量守恒的面纱1.2能量守恒定律的核心内容其实早在19世纪，很多科学家就通过大量的实验和研究，总结出了能量守恒定律：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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这个定律适用于所有的物理过程，不管是天上的流星，还是地上的蚂蚁，不管是宏观的物体，还是微观的原子，都遵守这个规律。比如刚才的滚摆实验，它的机械能转化成了内能，总能量还是不变的；比如我们烧开水，煤炭的化学能转化成了水的内能和周围空气的内能，总能量还是不变的；比如我们跑步，身体里的化学能转化成了机械能和内能，总能量还是不变的。

2实验验证：我们一起做的“能量守恒小实验”2.1斜面小车实验的细节去年我带学生在学校的实验室里做了斜面小车实验：我们用一个斜面，把小车从斜面的顶端滑下来，滑到水平面上之后，小车会慢慢停下来。一开始学生们都以为小车的动能消失了，但是我们用一个非常灵敏的温度计测了一下水平面和小车接触的地方，发现温度升高了0.1摄氏度左右——虽然变化很小，但确实存在，这说明小车的动能转化成了内能，也就是摩擦生热。我当时让学生们摸了摸小车的轮子和水平面，他们都发现轮子变热了一点，这就直观地证明了能量并没有消失，只是转化成了其他形式。

2实验验证：我们一起做的“能量守恒小实验”2.2永动机为什么不可能存在？有很多同学都听过“永动机”的说法，就是一种不需要外界输入能量就能一直对外做功的机器。其实永动机是不可能造出来的，因为它违反了能量守恒定律：如果一台机器不需要外界输入能量，那它对外做功的能量从哪里来呢？比如我们之前说的滚摆，如果没有摩擦和空气阻力，它确实能一直转下去，但现实中不可能没有摩擦，所以它总会停下来。去年有个同学说：“那如果我把摩擦去掉呢？”我当时解释说：“即使我们把摩擦去掉，也不可能造出永动机，因为能量守恒定律是宇宙的基本规律，不管你用什么材料，什么技术，都逃不开这个规律。”

3能量守恒的普适性：从微观到宏观的统一不管是我们身边的小物件，还是宇宙中的天体，都遵守能量守恒定律。比如天上的流星，它进入地球大气层的时候，因为和空气摩擦，动能转化成了内能和光能，最后变成了我们看到的流星，然后消失在大气层里，但是它的总能量并没有消失，只是转化成了空气的内能和光能；比如太阳的能量，是通过核聚变把质量转化成能量，然后以太阳能的形式传递到地球，被植物吸收，变成化学能，再变成我们的生物质能，整个过程总能量都是不变的。我去年带学生去天文馆的时候，讲解员说太阳每秒钟释放的能量相当于100亿颗氢弹爆炸的能量，这些能量并没有消失，而是在宇宙中不断转化，这就是能量守恒的体现。03ONE能量转化与守恒的生活应用：我们身边的物理智慧

1节能背后的能量逻辑1.1为什么要节约能源？很多同学会问：“既然能量不会消失，那我们为什么要节约能源呢？”其实这和能量转化的方向性有关：虽然总能量不会消失，但是很多能量转化之后，就很难再被我们利用了。比如我们用了煤炭发电，煤炭的化学能转化成了电能，然后电能又转化成了光能、内能，这些能量最后都变成了周围环境的内能，也就是我们常说的“废热”，这些废热很难再被我们收集利用，所以我们就说这些能量被“浪费”了。所以节约能源，其实是节约那些容易被我们利用的能量，比如煤炭、石油、天然气这些化石能源，它们的储量是有限的，我们用完了就很难再补充了。

1节能背后的能量逻辑1.2我们身边的节能小技巧我给大家举几个身边的节能例子：比如用节能灯代替白炽灯，因为白炽灯大部分电能都变成了内能，只有小部分变成了光能，而节能灯大部分电能都变成了光能，所以更节能；比如随手关灯，因为每开一盏灯，都需要消耗电能，这些电能来自发电厂，而发电厂需要燃烧煤炭或者其他燃料，所以随手关灯就是节约能源；比如用洗菜水浇花，因为洗菜水本来是要被倒掉的，用来浇花可以减少自来水的使用，而自来水的处理和输送都需要消耗电能和化学能，所以这也是节约能源的一种方式。

2可再生能源与能量循环2.1什么是可再生能源？可再生能源就是可以不断补充的能源，比如太阳能、风能、水能、生物质能，这些能源都是来自太阳的能量，或者可以通过自然循环不断补充的。比如太阳能热水器，就是利用太阳能把水加热，不需要燃烧煤炭，所以非常节能；比如风力发电，就是把风能转化成电能，风能是由太阳的热量造成的空气流动产生的，所以也是可再生的。我老家在山东烟台，去年周末我带学生去了当地的风力发电场，看到很多巨大的风车在转，学生们都觉得特别壮观，我当时给他们解释：“这些风车每转一圈，就能产生几十度电，足够一个家庭用一天，这就是利用能量转化的规律，把风能变成了我们能用的电能。”

2可再生能源与能量循环2.2可再生能源的未来现在很多国家都在大力发展可再生能源，因为化石能源的储量越来越少，而且燃烧化石能源会造成环境污染。比如我们国家的太阳能发电装机容量已经是世界第一了，风力发电的装机容量也是世界第一，这些可再生能源的发展，就是基于能量守恒的规律，利用自然中的能量来为我们服务。

3能量守恒与我们的生活习惯其实能量守恒的规律和我们的生活习惯息息相关：比如我们每天吃的食物，里面的化学能会转化成我们的机械能和内能，所以我们不能浪费食物，因为浪费食物就是浪费里面的化学能；比如我们不要乱扔垃圾，因为垃圾里面的化学能如果被回收利用，就能变成新的能量，比如回收塑料瓶，可以把塑料融化再利用，这就减少了制造新塑料需要的能量；比如我们不要浪费水电，因为自来水的处理和输送都需要消耗电能，浪费水就是浪费这些电能，也就是浪费了能量。去年我在课上让学生