6.2能量的转化与守恒课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第三册

6.2《能量的转化与守恒》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 鲁科版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于鲁科版高中物理必修第三册第六章第二节，是“能量观”建构过程中的核心环节。教材通过生活实例引入能量转化现象，系统阐述能量守恒定律的普遍性与科学地位，强调其在自然规律中的基石作用。内容涵盖机械能、内能、电能、化学能等多种能量形式的相互转化，并通过实验与推理揭示能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的本质规律。本节为后续学习热力学第一定律、电磁感应中的能量问题以及能源利用等现实议题奠定理论基础，具有承上启下的关键作用。
学情分析
高二学生已具备一定的物理基础知识，如动能、势能、功的概念，初步建立了“能量”的基本认知。但在理解能量转化的普遍性与守恒的绝对性方面仍存在局限，容易受日常经验误导，认为“能量会用完”或“永动机可能实现”。学生具备较强的逻辑推理能力和合作探究意识，但对抽象物理规律的深层理解仍需引导。身心发展上，高中生思维趋于成熟，渴望探索自然本质，教师应借助真实情境与科学史实激发其探究欲望，突破“能量消失”“能量耗尽”等迷思概念，建立科学的能量观。
课时教学目标
物理观念
1. 理解不同形式能量之间可以相互转化，掌握能量转化的基本实例，如机械能转化为内能、电能转化为光能等。
2. 深刻领会能量守恒定律的内涵，认识到能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。
科学思维
1. 能够通过分析具体实例，抽象出能量转化与守恒的物理模型，提升模型建构能力。
2. 运用归纳与演绎的方法，从多个现象中总结规律，并用该规律解释新的物理情境，发展逻辑推理能力。
科学探究
1. 经历设计简单实验验证能量转化过程的探究活动，提升实验设计与观察能力。
2. 在小组合作中提出问题、设计方案、分析数据，体验科学探究的基本流程。
科学态度与责任
1. 通过了解永动机失败的历史，树立尊重科学规律的严谨态度，增强批判性思维意识。
2. 认识到能量守恒是自然界最普遍的规律之一，理解其在能源开发与可持续发展中的重要意义，增强社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 能量可以在不同形式之间相互转化，举例说明常见能量转化过程。
2. 理解并掌握能量守恒定律的基本内容及其普遍意义。
难点
1. 理解“能量不会消失”这一抽象概念，破除“能量用完”的日常误解。
2. 在复杂情境中准确识别能量转化的路径与形式，建立系统的能量观。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、议题式教学法
教具准备
铁架台、单摆装置、温度计、摩擦起电装置、小灯泡电路、多媒体课件、实验记录单
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：永动机之梦
【5分钟】 一、讲述科学史话：人类对永恒动力的追寻 （一）、展示达·芬奇手稿中的“永动机”设计图：
教师通过多媒体课件展示达·芬奇设计的“水力永动机”草图——一个依靠水循环驱动的轮子，看似能永远转动。引导学生观察并思考：这个装置真的能永远工作吗？为什么古人会相信它能实现？
讲解：从文艺复兴时期开始，无数科学家、发明家都曾试图制造“永动机”——一种不需要外界输入能量就能永远对外做功的机器。他们幻想摆脱能源限制，创造无限动力。然而，所有尝试最终都失败了。
（二）、提出核心议题：能量真的可以“无中生有”吗？
设问：如果能量可以凭空产生，那永动机就有可能实现。但我们今天知道它不可能。这背后隐藏着怎样的自然规律？让我们从身边的现象出发，寻找答案。
过渡语：爱因斯坦曾说：“宇宙最不可理解之处，就在于它是可以理解的。”人类虽然造不出永动机，却在一次次失败中发现了比永动机更伟大的真理——支配宇宙运行的基本法则。今天，我们就来揭开这层神秘面纱，走进“能量的转化与守恒”的世界。 1. 观察永动机设计图，思考其工作原理。
2. 讨论永动机是否可能实现。
3. 对能量能否“无中生有”产生疑问。
4. 被科学史激发探究兴趣。
评价任务 提出疑问：☆☆☆
参与讨论：☆☆☆
表达观点：☆☆☆
设计意图 以“永动机”这一贯穿科学史的经典议题为切入点，创设真实而富有挑战性的问题情境，引发学生认知冲突，激发探究欲望。通过历史故事与哲学思考的结合，赋予物理规律以人文厚度，引导学生从“能否造出永动机”这一表层问题，深入思考“能量是否守恒”这一本质规律，实现从兴趣驱动到理性探究的过渡。
活动探究：捕捉能量的足迹
【15分钟】 一、实验观察：能量在转化中“旅行” （一）、实验1：单摆的“沉默旅程”
教师演示：将单摆从某一高度释放，观察其摆动过程。提问：摆球在最高点具有什么能？在最低点又具有什么能？在整个过程中，能量发生了怎样的变化？
操作：用红外测温仪或手触法感知摆线与支架接触点的温度变化。引导学生发现：尽管机械能逐渐减小，但支架微微发热——机械能正在转化为内能。
强调：能量没有消失，只是换了一种形式存在。就像河流不会干涸，只是流入了地下。
（二）、实验2：摩擦生热的“能量密码”
教师演示：用橡胶棒与毛皮快速摩擦，然后靠近小纸屑，观察静电吸引现象；再将摩擦后的橡胶棒接触温度计感应端，观察温度微小上升。
提问：摩擦过程中，我们消耗了什么能？产生了什么能？电能和热能从何而来？
引导学生归纳：人体的化学能通过做功转化为橡胶棒的内能（热）和电能（静电）。能量形式发生转化，但总量不变。
二、生活案例分析：能量的“变形记” （一）、电灯照明的能量旅程
教师展示电灯发光的动画示意图：发电厂（化学能/核能/水能）→电能→灯丝发热（内能）→发光（光能）。
提问：在这个过程中，能量经历了哪些转化？有没有能量“消失”？
引导学生思考：虽然大部分电能转化为光能，但也有相当一部分转化为热能散失，总能量守恒。
（二）、汽车行驶的能量链条
播放汽车启动行驶的短视频，引导学生分析：
汽油燃烧（化学能）→高温高压气体推动活塞（机械能）→驱动车轮转动（机械能）→克服摩擦与空气阻力（转化为内能）→发出声音（声能）。
追问：为什么汽车需要不断加油？是不是能量“用完了”？
点拨：不是能量消失，而是有用机械能不断转化为无用内能，需要持续输入化学能来维持运动。这正是能量守恒的体现——输入等于输出加损耗。 1. 观察实验现象，记录能量变化。
2. 分析单摆能量转化路径。
3. 解释摩擦过程中的能量转化。
4. 归纳生活实例中的能量守恒。
评价任务 现象描述：☆☆☆
路径分析：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
设计意图 通过“实验+案例”双线并进的方式，将抽象的能量转化具象化。单摆实验直观展示机械能向内能的转化，打破“机械能消失”的迷思；摩擦实验揭示微观能量转化过程；生活案例则拓展到宏观系统，帮助学生建立“能量不会消失，只会转化”的科学观念。教师通过层层设问，引导学生从现象中提取本质，实现从感性认识到理性思维的跃迁，培养科学探究与模型建构能力。
规律建构：宇宙的“铁律”
【12分钟】 一、归纳能量守恒定律 （一）、引导学生总结实验与案例的共同特征
提问：从单摆、摩擦、电灯、汽车等例子中，你能发现什么共同规律？
预设学生回答：能量形式在变，但总量没变；能量不会凭空出现，也不会凭空消失……
教师板书并强调：这就是自然界最普遍、最基本的规律之一——能量守恒定律。
准确表述：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，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
二、深化理解：定律的普遍性与绝对性 （一）、回顾永动机为何失败
回应导入：正因为能量守恒，永动机才不可能实现。任何机器工作都要消耗能量，输出的功不可能大于输入的能量。历史上所有永动机设计，都忽略了摩擦、电阻等导致的能量损耗，误以为能量可以“循环再生”。
（二）、拓展到其他领域
举例：生物体内食物的化学能转化为动能和体温；太阳核聚变释放的光能被植物转化为化学能……
强调：从微观粒子到宏观天体，从生命活动到宇宙演化，能量守恒无处不在。它是物理学的“第一性原理”，是科学大厦的基石之一。
（三）、纠正常见误解
澄清：“能量用完了”其实是“可用能量减少了”，如电池放电后化学能不能再有效转化为电能，但总能量仍守恒。我们节约能源，实质是珍惜“高品质”能量，减少无序化（熵增）。 1. 参与规律总结。
2. 理解定律表述。
3. 分析永动机失败原因。
4. 认识定律的普遍性。
评价任务 定律表述：☆☆☆
错误辨析：☆☆☆
应用解释：☆☆☆
设计意图 在充分感知现象的基础上，引导学生自主归纳出能量守恒定律，实现知识的自主建构。通过回扣“永动机”议题，形成首尾呼应，强化定律的不可违背性。拓展至生物、天文等领域，凸显其普适价值。针对“能量用完”等常见误解进行精准辨析，帮助学生建立清晰、科学的能量观，提升批判性思维能力。
迁移应用：能量的“账本”
【10分钟】 一、小组合作：绘制“能量转化流程图” （一）、任务发布
将学生分为四组，每组选择一个系统进行能量分析：
1. 电热水壶烧水
2. 人骑自行车上坡
3. 手机充电与使用
4. 风力发电站供电
要求：用箭头图示法，标出能量输入、转化过程、输出形式及损耗，完成“能量账本”流程图。
二、展示交流与教师点评 （一）、小组代表上台展示流程图
鼓励学生用规范术语描述，如“电能转化为内能和声能”“化学能转化为机械能和内能”等。
（二）、教师引导全班评价与补充
提问：该系统中是否有未被考虑的能量损耗？如电热水壶的散热、自行车的摩擦、手机的待机耗电、风力发电机的机械摩擦等。
强调：任何实际过程都存在能量损耗，但总能量依然守恒。我们追求的是提高能量转化效率，减少浪费。
（三）、升华责任意识
结语：能量守恒告诉我们，地球上的总能量是恒定的，但“可用能”却在不断减少。每一度电、每一滴油，都是不可再生的宝贵资源。节能不是口号，而是对自然规律的敬畏，是对子孙后代的责任。 1. 小组分工合作绘制流程图。
2. 使用专业术语描述能量转化。
3. 展示成果并接受提问。
4. 反思能源利用的现实意义。
评价任务 流程完整：☆☆☆
术语准确：☆☆☆
反思深刻：☆☆☆
设计意图 通过小组合作绘制“能量账本”，将抽象规律应用于真实系统，提升知识迁移与实践能力。学生在分析复杂系统时，需综合考虑多种能量形式与损耗路径，深化对守恒定律的理解。展示交流环节锻炼表达与批判思维。最后升华至能源责任，实现从“知”到“行”的跨越，落实科学态度与社会责任的培养目标。
课堂总结：永恒的守恒者
【3分钟】 一、升华式总结：知识点 + 生活哲理 （一）、回顾核心内容
今天我们揭开了“永动机”的迷梦，发现了比永恒动力更伟大的真理——能量守恒定律。它告诉我们：能量不会消失，只会转化；不会无中生有，也不会凭空消亡。
（二）、哲理升华
这不仅是物理规律，更是一种生命启示：世间万物皆在流转与转化之中。就像我们付出的努力，或许不会立刻看到成果，但它已转化为内在的成长与经验的积累；我们经历的挫折，也可能正在转化为未来的智慧与韧性。守恒的不只是能量，更是我们每一次坚持与奋斗的价值。
正如诗人里尔克所言：“有何胜利可言？挺住意味着一切。”在浩瀚宇宙中，我们虽渺小，但只要遵循规律、珍惜资源、持续努力，就能在能量的永恒流转中，书写属于自己的不朽篇章。 1. 回顾本节重点。
2. 思考规律的深层意义。
3. 感受科学与人文的交融。
4. 树立尊重规律的信念。
评价任务 理解升华：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“升华式总结”，将物理规律提升至人生哲理层面，实现科学教育与人文教育的融合。通过引用里尔克诗句，赋予课堂诗意与深度，让学生感受到科学不仅是冷冰冰的公式，更是理解世界、启迪人生的智慧之光。在情感与价值观层面留下深刻印记，激发学生对自然规律的敬畏与对生命价值的思考。
作业设计
一、基础巩固：能量转化路径分析
1. 下列过程中，能量是如何转化的？请用“→”表示转化方向。
（1）电风扇工作：__________ → __________ + __________
（2）太阳能热水器加热水：__________ → __________
（3）人跑步时身体发热：__________ → __________ + __________
（4）蓄电池放电：__________ → __________
二、能力提升：能量守恒的验证
2. 小明认为：“我用手掌摩擦桌面，手变热了，说明我创造了热能。”请用能量守恒定律分析他的说法是否正确，并解释原因。
三、拓展探究：永动机的“现代变种”
3. 查阅资料，了解“免费能源装置”或“无限能量机”等网络传言，任选一个案例，分析其违背能量守恒定律的具体原因，并撰写一份200字左右的科普短文，驳斥其伪科学性。
【答案解析】
一、基础巩固
（1）电能 → 机械能 + 内能
（2）太阳能（光能）→ 内能
（3）化学能 → 机械能 + 内能
（4）化学能 → 电能
二、能力提升
小明的说法错误。手掌摩擦桌面时，手变热是因为人体的化学能通过肌肉做功，转化为手掌与桌面的内能（热能）。能量并未被“创造”，而是从化学能转化而来，符合能量守恒定律。热能的来源是人体消耗的食物能量，不是凭空产生的。
板书设计
能量的转化与守恒
【主线】永动机之梦 → 能量去哪儿了？ → 能量不会消失，只会转化 → 宇宙的铁律 → 我们的责任
【核心定律】
能量守恒定律：
能量既不会凭空产生，
也不会凭空消失；
只能从一种形式转化为另一种形式，
或从一个物体转移到另一个物体，
总量保持不变。
【实例图示】
单摆：机械能 → 内能
摩擦：化学能 → 内能 + 电能
电灯：电能 → 光能 + 内能
汽车：化学能 → 机械能 → 内能
【关键词】转化、转移、守恒、效率、责任
教学反思
成功之处
1. 以“永动机”为主线贯穿全课，创设强烈认知冲突，有效激发学生探究兴趣，实现深度学习。
2. 实验与生活案例结合，将抽象规律具象化，帮助学生突破“能量消失”的迷思概念，建立科学能量观。
3. 结尾升华至人生哲理，引用诗句增强感染力，实现科学精神与人文情怀的有机融合。
不足之处
1. 小组合作时间略显紧张，部分小组未能充分讨论能量损耗细节，流程图完整性有待提高。
2. 对“熵”“可用能”等进阶概念仅作简要提及，未深入展开，可能影响部分学有余力学生的求知欲。
3. 课堂生成性问题处理可更灵活，如学生提出“宇宙大爆炸能量从何而来”等哲学问题，需准备更充分的回应策略。