【核心素养目标】14.3能量的转化和守恒（教学设计）—初中物理人教版九年级全一册

能量的转化和守恒的教案
【学情分析】
学生已具备一定的运用所学知识解决简单实际问题的能力，且学生已有有关力及运动方面的知识为本节内容的学习提供了知识基础。学生已基本能够运用观察、分析、归纳、比较等科学方法来探求新知识。这为本节课的学习提供了有利的方法保证。但是能的概念比较抽象，这就为教学增加了难度，需要补充大量的实例。使学生能了解这一定律。
【教学目标】
1.物理观念：
（1）了解能量及其存在的多种形式；
（2）知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的测功机转化过程；
（3）理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
2.科学思维：
（1）通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义。
（2）了解任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。
3.科学探究：
通过想想做做小实验探究能量的转化或转移。
4.科学态度与责任：
了解汽车在行驶过程中，燃料的化学能通过燃烧转化燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能的一部分转化为机械能，一部分转化为热机和周围环境的内能。而周围环境的内能无法再利用。树立节能意识。
【重点难点】
重点：能量守恒定律的内容与应用。
难点：对散失在周围环境的内能无法再次利用 ，永动机不能制成。
【新课导入】
荡秋千时若不加外力自己会停下来，这是为什么？那么怎样才能使秋千越荡越高？在学生的交流、讨论中引入新课。
【新课讲解】
一、认识能量
让学生们讨论常见的能量，思考什么是能量？（5分钟）
常见的能量有：机械能、电能、内能、化学能、太阳能等。
二、能量的转化
想想做做
完成下面一组小实验。
1.来回迅速摩擦双手。
2.黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
3.将太阳能电池连在小电扇上，并使其对着阳光。
4.将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。
······
带领学生体会上述过程，讨论发生了怎样的能量转化？（5分钟）
双手互搓，手发热——机械能转化为内能。
黑色袋装水，放在阳光下，温度计示数升高——内能的转移。
太阳能面板对着阳光，风扇转动——太阳能转化为电能，电能转化为动能。
塑料棒与毛皮摩擦，吸引纸屑——摩擦起电，机械能转化为电能。
课堂小问：你还能指出一些事实，说明力的现象与热的现象的有联系、力现象与电现象有联系、电现象与热现象有联系吗？最后把现象演示给大家。
从滑梯上滑下，臀部发热——机械能转化为内能。
手摇发电机，灯泡发光——机械能转化为电能，电能转化为光能和内能。
电炉灶通电，电炉发热——电能转化为内能。
自然界中的各种现象都是互相联系的。
科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以互相转化的。
摩擦生热，机械能转化为内能；水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能。
植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能······
同种形式的能量间是转移，不同种形式能量间是转化。
三、能量守恒定律
想想议议
停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会挑起，但是越跳越低。
讨论秋千和小球在运动中的能量转化。
秋千上升，动能转化为重力势能。
秋千下降，重力势能转化为动能。
秋千在运动过程中受到空气的阻力，一部分机械能转化为内能。
小球下落，重力势能转化为动能。
小球接触地面形变，动能转化为弹性势能。
小球恢复原状，弹性势能转化为动能。
小球上升，动能转化为重力势能。
小球在运动过程中受到空气的阻力，一部分机械能转化为内能。例如，小球在跳动过程中会变热。
大量事实表明，能量既不会消灭，也不会凭空产生，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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律（ law of conservation of energy）。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。
不少人曾经设想制造一种不需要动力就源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，在科学技术发展的历史上，从来没有一种永动机成功过。
能量守恒定律的发现，使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。
想想议议
如图所示是一种设想的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片转动用来对外做功，同时带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。你能不能从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
一切运动都产生内能，散失在空气中的内能无法再次利用，再次利用散失的内能必须消耗新的能量，也就说，利用能量有代价。
能量转化有方向性，逆方向利用能量必须消耗新的能量。例如利用空调将内能从低温处转移到高温处。
【课堂小结】
（1）能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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，而在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
（2）永动机：一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。永动机一定不能实现。
【教学反思】
首先要阐明的是突出重点，将能量转化和转移过程中，总量保持不变这一关键落到实处。由于能量转化和守恒定律是一个普适定律，没有一个固定的表达式，也无法进行理论论证或数学推导，所以以往教材都是直接给定的，简单是简单了，但违背了物理学以物说理的宗旨和学生的认知规律。
如何将能量的转化和守恒定律的引出更为自然、顺畅呢？根据能量转化和守恒定律的文字表述：能量既不会消灭，也不会创生，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，能的总量保持不变。所以，我们只要解决好能量不会消失、能量不会创生，自然也就能说明能量的总量保持不变了；