《机械能》单元整体教学设计（初中物理 北师大版 九年级）

《机械能》单元整体教学设计（初中物理北师大版九年级）

一、单元教学整体构思

（一）单元内容在课程标准中的定位与解析

本单元教学内容对应于《义务教育物理课程标准（2022年版）》中“能量”主题下的核心内容。课程标准明确要求：“通过实验，认识动能和势能（重力势能和弹性势能）；通过实验，了解动能和势能的相互转化；举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。”这不仅规定了知识目标，更蕴含着对能量观念建立、科学探究能力培养以及科学态度与社会责任渗透的深层要求。

本单元是学生系统建立“能量”概念的起始单元，在初中物理课程体系中起着承上启下的关键作用。“承上”体现在：它是对之前所学的“功”的概念的深化与应用，将“功是能量转化的量度”这一核心思想具体化；“启下”体现在：它是后续学习内能、电能、核能等各种形式能量及其相互转化的认知基础。因此，本单元的教学不能仅停留在机械能具体知识的传授，更应致力于帮助学生初步构建“能量”这一物理学中最核心、最抽象的大观念，为其终身科学素养的发展奠基。

（二）核心素养导向的单元学习目标

基于课程标准的解读和对学科本质的理解，设定本单元的学习目标如下：

1.物理观念

1.能识别和分析生活与自然现象中的动能、重力势能和弹性势能，并初步形成“物体因运动或位置而具有能量”的物理观念。

2.能用动能、势能定性地解释相关现象（如为什么高空坠物危险、为什么弯曲的跳板能将人弹起）。

3.理解动能、势能可以相互转化，初步建立“机械能守恒”的观念（在理想条件下），并能用此观念分析简单运动过程中的能量转化（如滚摆、单摆）。

4.初步认识“功是能量转化的量度”，了解机械能与其他形式能量（如内能）可以相互转化，并伴有能量的耗散。

2.科学思维

1.模型建构：能对实际情境进行简化，建立研究动能、势能及其转化的物理模型（如忽略空气阻力的自由下落模型）。

2.科学推理：能基于实验事实和已有知识，运用归纳、类比等方法，推理得出影响动能、势能大小的因素。

3.科学论证：能对“动能大小与速度、质量有关”等猜想设计实验方案，收集证据，并通过分析与论证得出结论。

4.质疑创新：能对“永动机”等错误观点提出质疑，并基于能量转化与守恒的观点进行批判性思考。

3.科学探究

1.能在教师引导下，明确探究动能、势能影响因素的问题。

2.能基于猜想，设计并实施控制变量的探究实验方案。

3.能正确使用刻度尺、斜面、小车、木块、质量不同的钢球等器材进行实验，安全规范地操作。

4.能准确测量和记录数据，通过转换法（如木块被撞后滑行距离）比较动能大小。

5.能分析数据，发现规律，形成结论，并与同学交流评估实验过程和结果。

4.科学态度与责任

1.通过了解水坝发电、风能利用等实例，体会物理知识与技术进步、社会发展的密切关系，激发学习兴趣和科学探索热情。

2.通过对“交通安全（车速与动能）”、“高空作业安全（高度与势能）”等问题的讨论，树立安全意识和社会责任感。

3.在小组合作探究中，养成实事求是、严谨认真、善于合作、敢于发表见解的科学态度。

（三）大概念统整下的单元核心问题与任务驱动

单元核心问题（驱动性问题）：过山车在没有任何动力的情况下，为何能完成惊险的翻滚？其“力量”从何而来，又去向何处？

此问题源于真实、有趣且复杂的情境，能够贯穿单元始终，有效激发学生探究欲望。围绕此核心问题，设计以下递进性的子任务，构成单元学习主线：

1.任务一（感知与定性）：识别过山车运行过程中的“能量身影”——寻找并区分动能和势能。

2.任务二（定性与定量探究）：揭秘过山车“力量”大小的决定因素——探究动能、重力势能的大小与哪些因素有关。

3.任务三（关系与转化）：追踪过山车“力量”的流转与变形——探究动能与势能之间如何相互转化。

4.任务四（拓展与应用）：当过山车最终停下，“力量”消失了吗？——认识机械能与其他形式能量的转化，及能量守恒的普适性。

（四）跨学科视野（STEM/STEAM）与真实情境融合

本单元内容天然具有极强的跨学科属性和工程应用背景。教学设计将深度融合以下视角：

1.科学与工程（SE）：分析水力发电站（重力势能转化）、弹簧减震器（弹性势能应用）、风力发电机（动能利用）的工作原理。可引入简单的工程设计挑战，如“设计一个利用重力势能驱动的小车，使其运动距离最远”。

2.技术与数学（TM）：利用传感器（如运动传感器、力传感器）数字化探究动能、势能转化过程，实时采集数据并绘制能量随时间变化的图像，进行定量分析。运用数学中的函数思想理解动能与速度的平方成正比等关系。

3.人文与社会：探讨人类利用水能、风能的历史（如古代水车、现代三峡工程），分析可再生能源利用的社会意义和环保价值，思考科技进步与可持续发展的关系。

二、学情分析与教学重难点预设

（一）学情分析

已有认知基础：

1.知识层面：学生已学习了“功”的概念，知道力对物体做功需要满足力和在力的方向上有移动距离两个因素。已具备速度、质量、高度等概念。对“能量”一词有生活化、模糊的前概念（如“有劲儿”、“有力量”）。

2.能力层面：经历过简单的科学探究过程，初步了解控制变量法、转换法等科学方法。具备一定的观察、比较和描述现象的能力。

3.思维层面：处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，能接受一定程度的抽象概括，但仍需具体实例和感性材料的支撑。

潜在认知障碍与迷思概念：

1.能量概念的抽象性：能量是看不见摸不着的，学生容易将能量与力、速度等具体量混淆。例如，可能认为“速度大的物体动能一定大”，忽略质量因素；或认为“静止在高处的物体没有能量”。

2.“影响因素”探究的思维定势：在探究动能影响因素时，学生可能难以自主提出“速度”比“力”更本质，或者容易忽略“速度”需要如何定量改变和测量。

3.能量转化与守恒的理解困难：对于“动能和势能之和（机械能）在只有重力或弹力做功时保持不变”这一观念，学生理解其理想条件（无摩擦、无阻力）有难度。对于机械能减少转化为内能等其它形式，往往感觉“能量消失了”，这是突破能量守恒观念的关键障碍。

4.数学工具的运用：对动能与速度的平方成正比这一数学关系，理解其物理意义（速度轻微增加会导致动能大幅增加）存在困难，这关系到对交通安全等现实问题的深刻理解。

（二）教学重难点及突破策略

教学重点：

1.动能、重力势能的概念及其影响因素。

2.动能和势能之间的相互转化规律。

3.用机械能及其转化的初步知识解释相关自然现象和实际问题。

教学难点：

1.建立“能量”的初步物理观念，理解其是描述物体做功本领的物理量。

2.设计并完成探究影响动能大小因素的实验。

3.理解机械能守恒的条件，并用来分析较复杂的运动过程。

4.建立功是能量转化的量度，以及能量守恒的初步思想。

难点突破策略：

1.针对难点1（观念建构）：采用“情境唤醒-活动体验-类比归纳”路径。从大量震撼的生活、自然和科技视频（如泥石流、风车、射箭）入手，让学生感知“物体具有能量”；通过让不同状态（运动快慢、高低、形变大小）的物体去推动其它物体做功，体验“能量与做功本领的联系”；类比“资金是购买力的量度”，归纳“能量是做功本领的量度”。

2.针对难点2（实验探究）：搭建“脚手架”，实施阶梯式引导。先让学生自由讨论猜想因素；教师通过问题链引导比较“力做功改变速度”与“物体因速度而具有做功本领（动能）”的区别，将思维聚焦到物体自身属性（m,v）；提供器材超市，组织小组研讨，对如何获得并测量速度、如何比较动能大小（转换法）进行重点点拨，形成可行方案后再实施。

3.针对难点3（守恒理解）：采用“理想实验+数字化探究+认知冲突”策略。先通过伽利略理想斜面实验进行思想推导，建立“无摩擦时，动能势能总和不变”的猜想。再利用气垫导轨或传感器数字化实验，近似验证理想情况。最后设计有摩擦的实际实验（如滚摆最终停下），制造“机械能减少”的认知冲突，引导学生思考能量的去向，自然过渡到内能等其他形式，理解守恒的普遍性。

4.针对难点4（思想建立）：贯穿单元始终进行渗透。在讲每种能量时，都联系做功（如：重力做功与重力势能变化）；在讲转化时，都指出是什么力在做功导致了转化；在单元小结时，用“功是能量转化的桥梁”图表进行系统梳理。

三、单元整体规划与课时安排（共4课时）

课时

核心任务与课题

主要学习内容与活动

达成目标（素养指向）

第一课时

任务一：寻找“能量”的身影

课题：认识动能和势能

1.情境导入：过山车、泥石流等视频，感知“能量”。

2.活动探究：运动物体推动木块、高处小球撞击沙子、弯弓射箭等，体验不同形式的“做功本领”。

3.概念建构：归纳得出动能、重力势能、弹性势能定义。

4.初步应用：识别生活中不同形式的机械能。

物理观念：能说出动能、势能的定义，并能识别实例。

科学思维：通过多个实例归纳出共同特征（能做功），形成概念。

科学态度：对能量现象产生好奇与探究兴趣。

第二课时

任务二：揭秘“力量”的大小

课题：探究动能和势能的大小

1.猜想与假设：基于生活经验，猜想影响动能、重力势能大小的因素。

2.实验设计：重点围绕“探究动能大小与哪些因素有关”，学习使用控制变量法和转换法。

3.实验探究：分组完成动能影响因素探究实验。

4.得出结论：分析数据，得出定性结论。

5.迁移应用：类比设计探究重力势能影响因素的思路，分析相关实例（如水坝）。

科学探究：能独立或合作完成探究动能影响因素的实验全过程。

科学思维：掌握控制变量、转换的科学方法，能基于证据得出结论。

物理观念：知道动能大小与质量、速度有关，重力势能与质量、高度有关。

第三课时

任务三：追踪“力量”的流转

课题：动能和势能的转化

1.观察与描述：观察滚摆、单摆、动能势能转化演示仪的运动，描述能量转化过程。

2.理想实验：分析伽利略斜面实验，推理得出机械能守恒的猜想。

3.实验验证：利用气垫导轨或数字化实验，定量或半定量验证动能势能转化中总量的近似不变。

4.规律应用：分析过山车、瀑布、撑杆跳高等过程中机械能的转化。

物理观念：能准确描述动能与势能相互转化的过程，初步理解机械能守恒的条件和含义。

科学思维：能运用理想模型进行推理，并能用能量转化观点分析复杂运动过程。

第四课时

任务四：能量的“变形记”

课题：机械能与其他能量的转化及能量守恒

1.认知冲突：分析有摩擦的滚摆最终停下的原因，思考“丢失”的机械能去哪了。

2.实验与推理：摩擦生热实验、压缩气体点火实验，证明机械能可以转化为内能。

3.概念升华：得出能量守恒定律的初步表述，了解其普遍性。

4.综合应用与单元总结：解释卫星运行中的能量转化、分析永动机不可能的原因。绘制本单元概念图。

物理观念：知道机械能可以与其他形式能量相互转化，初步了解能量守恒定律。

科学态度与责任：树立用能量观点认识世界的意识，批判“永动机”等伪科学。

科学思维：能综合运用能量转化与守恒观点分析和解决实际问题。

四、教学资源与环境准备

1.实验器材包（分组/演示）：

1.2.探究动能：斜面、质量不同的小车或钢球（2-3组）、木块、刻度尺。

2.3.探究重力势能：沙槽、质量不同的重锤（2-3个）、铁架台。

3.4.显示弹性势能：不同劲度系数的弹簧、小车、弹射轨道。

4.5.动能势能转化：滚摆、单摆、动能势能转化演示器（带光电门或传感器接口）。

5.6.机械能转化为内能：汽油机透明模型（演示压缩点火）、摩擦生热装置（如铜管晃砂）。

7.数字化实验系统（可选但推荐）：运动传感器、力传感器、数据采集器、计算机及显示软件。用于实时显示速度、高度变化，并计算动能、势能值，绘制能量-时间图线。

8.多媒体资源库：

1.9.视频：过山车、水力发电、风力发电、撑杆跳高、蹦极、泥石流灾害等。

2.10.动画/模拟软件：可交互的机械能转化模拟程序（如PhET仿真实验）。

3.11.图片：三峡大坝、古代水车、风车田、弹簧减震器结构图等。

12.学习支持材料：

1.13.学生任务单（每课时）：包含驱动问题、活动记录、数据分析表、反思问题。

2.14.概念图模板（单元总结用）。

3.15.阅读材料（拓展）：能量守恒定律发现简史、我国新能源发展成就等。

五、教学实施过程详案（以第二课时《探究动能和势能的大小》为重点）

第一课时：认识动能和势能

(一)创设情境，引出课题（约8分钟）

1.播放复合视频片段（约2分钟）：包含（1）惊险的过山车翻滚；（2）咆哮而下的泥石流冲毁房屋；（3）呼啸的狂风推动巨大风车旋转；（4）张弓搭箭，箭离弦疾飞。

2.提出问题链：

1.3.“这些场景中，是什么东西看起来具有巨大的‘威力’或‘力量’？”

2.4.“过山车自己并没有发动机，它的‘力量’从哪里来？”

3.5.“泥石流、风、运动的箭，它们共同的特点是什么？”（引导学生说出“运动”或“在高处”等）

4.6.教师归纳：“在物理学中，我们把物体由于运动、被举高或者发生弹性形变而具有的‘做功的本领’，叫做机械能。今天，我们就来认识它的三种具体形式。”

(二)活动探究，建立概念（约25分钟）

【学生活动一】：感受“运动物体”的做功本领

1.器材：小车（可不同质量）、斜面、木块。

2.操作：让静止在斜面不同高度的小车滑下，撞击水平面上的木块，观察并测量木块被推走的距离。

3.引导问题：“是什么让木块运动？（小车）”“小车在撞击前具有什么？”“小车从越高处滑下，木块被推得越远，说明什么？”（小车因运动而具有的“本领”越大）

4.建构：物理学中，把物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切运动的物体都具有动能。

【学生活动二】：感受“高处物体”的做功本领

1.器材：铁架台、质量不同的重锤、沙槽（或橡皮泥）。

2.操作：将重锤从不同高度自由释放，让其砸入沙槽，观察沙坑的深度。

3.引导问题：“静止在空中的重锤有动能吗？（没有，因为它没动）”“但它落下后却能砸出沙坑，说明它在被举高时储存了某种‘本领’，这种‘本领’和什么有关？”（高度、质量）

4.建构：物体由于受到重力并处在一定高度而具有的能，叫做重力势能。

【学生活动三】：感受“形变物体”的做功本领

1.器材：弹射器（或压紧的弹簧与小车）、不同硬度的橡皮筋。

2.操作：压缩弹簧至不同长度，释放弹射小车；拉伸不同橡皮筋，弹射纸团。

3.引导问题：“弹簧和橡皮筋在释放前是静止的，也没有处在高处，它们的‘力量’来自哪里？”（形状的改变）“形变越大，效果越明显，说明什么？”

4.建构：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。

(三)归纳提炼，形成结构（约7分钟）

1.师生共同归纳：机械能包括动能、重力势能、弹性势能。它们共同的特征是：物体具有了这些能，就具有了对其他物体做功的本领。做功的过程，就是能量转化或转移的过程。

2.板书/PPT呈现核心概念网络图（雏形）。

3.快速辨析练习：出示图片（飞行的子弹、吊灯、拉开的弓、弯曲的撑杆、被拦河坝抬高的水），让学生指出各具有哪种形式的机械能。

(四)布置任务，承上启下（约5分钟）

1.课后观察任务：寻找生活中三种机械能的实例各两个，并思考“你认为哪些因素会影响它们的大小？”

2.预告下节课：我们将化身“能量侦探”，通过实验，揭秘动能和重力势能大小的决定因素。

第二课时：探究动能和势能的大小（重点课时）

(一)复习导入，明确任务（约5分钟）

1.快速回顾：机械能的三种形式及其定义。

2.承接观察任务：请几位学生分享实例及他们对影响因素的猜想。学生可能猜想动能与速度、质量、力等有关；重力势能与质量、高度有关。教师将合理猜想板书。

3.聚焦与提问：“大家的猜想很丰富。物理学是讲究实证的科学，我们如何用实验来检验这些猜想呢？今天，我们首先重点攻克一个难题：探究动能的大小究竟与哪些因素有关，有怎样的关系？”

(二)实验探究：动能的大小与哪些因素有关（约30分钟）

环节1：问题分解与方案设计（10分钟）

1.核心问题拆解：

1.2.Q1：如何比较动能的大小？（动能看不见，如何“测量”？）

2.3.Q2：如何改变和质量？如何改变速度？如何控制变量？

3.4.Q3：如何确保速度的改变是可控且可比较的？

5.师生互动研讨：

1.6.针对Q1：引导学生回忆上节课活动一，木块被撞后滑行的距离反映了什么？（小车动能的大小）得出转换法：通过物体（如木块）被推动的距离来反映动能大小。

2.7.针对Q2与Q3：这是难点。教师展示“斜面-水平面”组合装置。追问：

1.3.8.“如何获得一个具有速度的小车？”（从斜面滑下）

2.4.9.“如何改变小车的速度？”（改变斜面起始高度）强调：同一斜面，同一小车，起始高度越高，滑到水平面时速度越大。

3.5.10.“如何改变小车的质量？”（添加砝码或换不同质量小车）

4.6.11.“如何分别研究速度和质量的影响？”（控制变量法）

12.形成实验方案：

教师引导，学生口述，共同完善实验步骤，明确记录表格。

1.13.猜想一：动能与速度有关（控制质量不变）

步骤：让同一小车从斜面的不同高度（低、中、高）由静止滑下，撞击水平面上同一位置的木块，测量木块被撞后滑行的距离s。

记录表格：

实验次数

小车质量

下滑高度

木块滑行距离s

动能比较

1

相同

低

2

相同

中

3

相同

高

2.14.猜想二：动能与质量有关（控制速度不变）

步骤：让质量不同的两个小车，从斜面的同一高度由静止滑下，撞击水平面上同一位置的木块，测量木块被撞后滑行的距离s。

难点突破提问：“如何保证质量不同的两个小车，到达斜面底端时速度相同？”（从同一高度静止下滑，重力做功转化为动能，理论推导后续会学，此处可通过实验现象让学生信服）

记录表格：

实验次数

小车质量

下滑高度

木块滑行距离s

动能比较

1

大

相同

2

小

相同

环节2：分组实验与数据收集（15分钟）

1.学生4人一组，领取器材和任务单，按设计方案进行实验。

2.教师巡视指导，重点关注：

1.3.是否确保每次木块起始位置相同。

2.4.小车的释放是否静止、自由。

3.5.距离测量是否准确（从木块初始位置到停下位置的后端）。

4.6.记录是否及时、规范。

5.7.安全提醒：防止小车跌落砸脚。

环节3：数据分析与得出结论（5分钟）

1.各组汇总数据，分析规律。

2.请两组代表分享他们的数据与结论。

3.引导形成结论：

1.4.质量相同时，小车的速度越大，动能越大。

2.5.速度相同时，小车的质量越大，动能越大。

3.6.即：动能的大小与物体的质量和速度都有关。

7.深度思考（思维进阶）：“我们的实验结论是‘速度越大，动能越大’。能否更精确地描述它们的关系？例如，速度变为2倍，动能变为几倍？”教师可展示更精密的传感器实验数据或介绍物理学精确结论：动能与质量的一次方成正比，与速度的二次方成正比（E_k=1/2mv²，初中不要求公式，但可定性强调“速度影响更大”）。由此联系交通安全：超速行驶危险性急剧增加的原因。

(三)迁移应用：重力势能的大小（约8分钟）

1.类比设计：“我们刚刚成功探究了动能。那么，如何设计实验探究重力势能的大小与质量、高度的关系呢？”引导学生类比动能探究中的“转换法”（重锤砸沙坑的深度）和“控制变量法”。

2.思路分享：学生简要描述实验方案。

3.视频/动画验证：播放一段精确的模拟实验视频，展示结论：重力势能大小与质量和高度有关。质量越大，高度越高，重力势能越大。

4.实例分析：为什么水电站要把水位抬得很高？（增加水的重力势能）为什么打桩机要用很重的重锤？（增加重力势能，从而在落下时获得巨大动能做功。）

(四)课堂小结与作业（约2分钟）

1.小结：今天我们通过科学的探究方法，得出了影响动能和重力势能大小的因素。科学探究的路径是：提出问题→猜想→设计实验→进行实验→分析论证→得出结论。

2.作业：

1.3.基础：完成实验报告。

2.4.拓展：查阅资料，思考“为什么重力势能的大小与高度有关，而动能与速度的平方有关？这背后有没有更深层的数学和物理原理？”（为学有余力的学生提供思考方向，关联后续高中学习）。

第三课时：动能和势能的转化

(一)观察现象，描述转化（约10分钟）

1.演示实验1：释放滚摆。学生观察其下降和上升过程中高度和速度的变化。

2.演示实验2：摆动单摆（最好配有色小球）。学生观察其左右最高点和最低点的特点。

3.学生活动：以小组为单位，用“动能”和“重力势能”这两个词，描述滚摆（或单摆）在一次下降和一次上升过程中，能量是如何变化的。例如：“滚摆从最高点下降时，高度降低，速度增加，所以重力势能减少，动能增加。”

4.教师板书学生描述的关键词，引出“转化”概念。

(二)理想推理，提出守恒猜想（约10分钟）

1.讲述伽利略理想斜面实验的故事（结合动画）。

2.思维阶梯问题链：

1.3.小球从一个斜面滚下，为什么会滚上另一个斜面？

2.4.如果没有摩擦，小球会滚到多高？（与起始高度相同）

3.5.在这个过程中，小球的速度和高度如何变化？动能和势能如何变化？

4.6.在最高点时，动能为零，势能最大；在最低点时，势能最小（设为零），动能最大。当小球滚回另一侧相同高度时，它的动能和势能总和与开始时比，有何关系？

7.引导学生推理：在只有重力做功，没有摩擦阻力的理想情况下，动能和势能可以相互转化，但它们的总和（机械能）保持不变。

8.提出核心猜想：机械能守恒。

(三)实验验证，深化理解（约15分钟）

1.数字化验证（演示或学生分组）：利用带有高度传感器和速度传感器的小车在倾斜导轨上运动（近似无摩擦），计算机实时显示动能、势能和机械能（总和）随时间变化的曲线图。

2.学生观察与讨论：重点观察“机械能总和”曲线是否大致是一条水平线（允许微小波动）。这直观地验证了在阻力很小时，机械能近似守恒。

3.规律应用与分析：

1.4.分析过山车模型（出示原理图）：最高点获得最大势能，在下降过程中转化为动能，使其能冲上下一个坡道。

2.5.分析蹦极、撑杆跳高过程中的能量转化（涉及弹性势能）。

(四)总结规律，明确条件（约5分钟）

1.师生共同总结动能和势能相互转化的规律。

2.特别强调机械能守恒的条件：只有重力或弹力做功（或者说，没有摩擦力、空气阻力等其它力做功消耗机械能）。

3.留下悬念：如果存在摩擦和阻力，机械能还会守恒吗？下节课继续探索。

第四课时：机械能与其他能量的转化及能量守恒

(一)制造冲突，引发思考（约5分钟）

1.演示：再次释放滚摆，但这次不用手扶，让其长时间摆动。学生观察到滚摆最终会停下来。

2.提出问题：“根据上节课的结论，如果没有能量损失，滚摆应该永远摆动下去。但它停了，机械能减少了吗？减少的机械能去了哪里？是消失了吗？”

3.学生猜测（可能猜到“摩擦”、“变成热”）。

(二)实验求证，发现新形式（约20分钟）

【实验1：机械能转化为内能】

1.演示“压缩气体点火”或“柴油机模型”：快速压缩气缸内的气体，气体温度升高，点燃易燃物。说明对气体做功，机械能转化为气体的内能。

2.学生活动：双手迅速来回摩擦，或用手快速按压桌面上的橡皮一段时间，感受温度变化。说明克服摩擦做功，机械能转化为手和物体的内能。

3.结论：滚摆停下的原因，是克服空气阻力和轴摩擦做功，机械能转化成了内能（表现为物体和周围环境的温度略微升高）。

【实验2/视频：其他形式的能量转化】

1.播放视频：电风扇通电转动（电能→机械能）；电灯发光（电能→光能和内能）；植物光合作用（光能→化学能）。

2.强调：能量的形式多种多样，除了机械能，还有内能、电能、光能、化学能、核能等。

(三)建构定律，形成大观念（约10分钟）

1.归纳推理：大量事实和精确实验表明，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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。

2.引出能量守恒定律：这是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。

3.升华意义：该定律将自然界各种现象用“能量”这条主线联系了起来。无论是物理的、化学的、生物的、天文的，都遵从这一定律。

(四)综合应用与单元总结（约10分钟）

1.应用与辨析：

1.2.解释卫星在椭圆轨道上运行时的能量转化（近地点动能最大，远地点势能最大，但太空中近似无阻力，机械能守恒）。

2.3.批判“永动机”：为什么试图制造不消耗能量而能永远对外做功的“永动机”是不可能的？因为它违背了能量守恒定律。

4.单元概念图建构：