【核心素养目标】 第十八章 能源与可持续发展 第4节 能量转化的基本规律 教学设计（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 九年级 学期 春季
课题 能量转化的基本规律
教科书 书 名：义务教育教科书 物理 出版社：江苏凤凰科技出版社
教学目标
1. 物理观念：理解不同形式的能量可以相互转化，理解能量守恒定律的内容和含义，理解能量转化具有方向性，初步形成能量观念。 2. 科学思维：学会从能量转化与能量守恒的角度分析问题，能用能量转化与守恒、能量转化的方向性的基本观点解释常见现象。 3. 科学探究：能够通过观察周围事物、结合学习生活实际经历，发现并提出关于能量守恒、能量转化的方向性相关问题，能够根据已有知识对问题做出合理猜想与假设，会设计简单实验验证规律，能掌握实验探究的一般方法，基于观察和试验提出无理问题，形成猜想与假设，基于证据得出结论并做出解释。 4. 科学态度与责任：从能量守恒定律与能量转化的方向性规律角度，体会节约能源、发展新能源、可持续发展、绿色发展等的必要性，能运用所学规律提出力所能及的倡议，增强社会责任感；通过了解历史上关于“永动机”的设想与热力学三大定律的科学史，体会科学研究的精神态度；形成能量观念、了解能量与社会、技术、环境之间的关系，了解绿色发展观、新能源有关战略，体会物理学对社会发展的推动作用，能关注科学技术对自然环境、人类生活和社会发展的影响，有保护环境，节约资源意识。
教学内容
教学重点： 1. 不同形式的能量可以相互转化。 2. 历史上关于“永动机”的错误设想。 3. 不同类型的能量可利用性差异。 教学难点： 1. 能量守恒定律。 2. 能量的转化具有方向性规律。
教学过程
教学活动一：课题引入【温故知新】回忆：能量的多种形式：机械能，内能，电能，太阳能，风能，核能等等 【情景设置】思考：从生活实际出发，想一想我们是如何利用能量的？ 例一：人的生命活动需要能量 例二：烹饪的过程设计的能量转化 例三：手机、手电筒等用电器的使用过程的能量转化 例四：（课本素材）传统火力发电以及电能的使用 综合以上的各种案例，得出结论，在能量的转化或者转移的过程中利用能量。 【设计意图】结合课前准备的记录，结合本单元之前学习的关于能量的认识，通过对身边易于观察的案例进行阐释，总结规律。老师应当引导学生继续举一反三，深化对概念的理解。教学活动二：滴水实验和永动机猜想【视频展示纸巾送水实验】 老师结合视频提出问题，描述现象并且给出结论。给出“永动机”的猜想，引出能量守恒定律。 【设计意图】通过观察实验现象，给出看似合理的推测，引出“永动机”设想，再给予否定，用实验事实否定看似合理的猜测。在这个过程中激发学生结合实验严谨科学的学科素养。教学活动三：能量守恒定律给出能量守恒定律的内容和阐释，并运用能量守恒定律否定一类永动机。 【设计意图】讲授关于能量守恒定律这一基本的能量规律，并能够简单运用。教学活动四：能量转移和转化的方向性定律与第二类永动机【情景引入】 例一：夏天的时候空气中多余的热会不会突然跑到一个容器里，在冬天寒冷的时候又跑出来呢？ 课本案例一：你坐在房间里，房间里充满空气突然，这些空气自行聚拢到某一个角落，使你窒息。 课本案例二：一杯水的内能自发集中到这杯水的上层，使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰。 【讲解】这些情景并不违反能量守恒定律，但是却不可能发生。因为，能量的转移具有方向性。 【举一反三】使用电灯照明，消耗的电能一部分转化为光能照明，另一部分转化为内能，散失到周围环境中。烧开水时，消耗的能量有相当一部分散失到周围的环境中。而散失到环境中的这一部分能量无法自发的再转化为我们需要的形式，于是产生了额外的损耗。 【拓展知识：第二类永动机】 给出第二类永动机定义：一类装置，从海洋、大气乃至宇宙中吸取热能，并将这些热能作为驱动永动机转动和功输出的源头。 老师引导学生运用能量转移和转化的方向性原则判定“第二类永动机”不可能实现。 举例说明要使一部分能量逆方向转移，需要额外消耗更多的能量。 例一：空调、冰箱制冷：消耗能量使内能逆温度转移； 例二：空气压缩机、真空机：消耗能量实现先前的设想。 【设计意图】这一教学活动内容较多，但是这一板块是前三个活动过程的模仿。整体思路是：在不违反能量守恒定律的前提下给出一系列与事实相悖的设想，从矛盾中体会到还存在着另一个能=能量的基本规律，进而给出能量转移和转化的方向性规律，举一反三，补充案例详细说明。结合能量转移和转化的方向性原理，拓展历史上关于第二类永动机的设想，以及能量损耗的概念，初步体会“效率”为之后的学习铺垫。教学活动五：能量与社会教师抛出“能源危机”的事实，引导学生从能量守恒定律和能量转化与转移的方向性问题解释能源危机产生原因的解释，之后老师总结。 再引导学生思考：如何应对能源危机，给出“开源节流”的思想。并且在讲解理论的时候注意与当前的时事热点、国家举措等结合。 【设计意图】结合能量守恒定律与能量转移和转化的方向性定律，分析能源危机的产生原因，并且引导思考应对能源危机的策略，注意与当前社会结合。教学活动六：课程总结与拓展总结，再次讲述本节课学习到的两个重要的能量定律的内容和含义。 多学科融合，结合人类文明的发展历程，以“能量运用”为主线，讲述人类文明与能量的关系。结合最近几年的世界各国尤其是中国在能量方面的战略布局，结合习近平总书记可持续发展思想，绿色发展观等重要指导思想，结合本节课的学习内容，向学生传达习近平新时代中国特色社会主义思想中的与能量相关的部分内容。最后，推荐优秀学习资源：央视纪录片《能源浪潮》。 【设计意图】总结本节重要内容，升华课程主题，将物理理论、物理思维、探究能力等基本学科素养升华到社会责任中，激发学生的家国情怀。