9.4 能量的转化和守恒 公开课教案

能量的转化与守恒
一、教学任务分析
1.教材分析：“能量的转化与守恒”是第九章最后一节内容。自然界中能量的转化无处不在，能量守恒定律是自然界最基本的定律之一，各种能量的转化当中具有哪些共同点，建立起自然界中能量是守恒的无法创生也无法减少的观点，是这节课要达成的目标。这部分内容也是学生在下一阶段中学习热力学第一定律的基础。
2.学情分析：九年级（2）班学生在六年级科学课中已经学习了一些能量形式能够相互转化以及转移，在物理课中学习了能够通过做功改变物体内能、电流通过做功转化为其他形式的能。但班级学生对于能量守恒这个概念的理解比较模糊，对于其中“能量不能凭空产生，不能凭空消失”的更高层次的理解，需要更深入浅出地实行引导和感悟。
3.学科主线：本节课首先通过多媒体材料的展示、交流讨论、创设问题情境，体会各种形式的能量的转化通过做功完成，同时能量也会发生转移。然后通过对实验现象的分析，知道能量在转化过程中是守恒的，再通过讨论，明白真正意义上的“永动机”违反客观自然规律不可能实现。从而使学生确信能的转化与守恒是自然界最基本的自然规律之一。最后，将学习的理论知识与实际生活中节约能源及新能源的利用联系起来，了解节约能源和开发新能源的重要意义。
4.德育渗透：本节课的教学设计，通过欣赏中国之美感受中国之强，了解改革开放以来党和政府在经济、航天、新能源等诸多领域的成就，感受我国发展的蓬勃生机。用科学家们在探索过程中的历程来教育学生实事求是的科学态度、技艺求精的工匠精神以及科学创新精神在推动社会进步中的重要性。通过度析二十一世纪以来我国能源消费结构的变化，教育学生节约能源绿色生活的理念。通过展望未来能源消费结构变化和美好生活的构想，了解十九大对未来国家生态文明建设的美好愿景，并愿意为之奋斗学习。通过以上环节额设计，培养学生爱国主义情感，增强公民意识和社会责任感，将新时代中国特设社会主义思想的实践要求落实到课堂教学中。
二、教学目标
1.知识与技能
知道自然界中物质的不同运动形式及不同形式的能量，知道不同形式能量之间的转化是通过做功实现的。
知道能的转化与守恒定律，知道它是自然界最基本、普遍的自然规律之一。
理解能源消耗的影响，知道国家能源建设成果卓著。
2.过程和方法
通过对实例中能量转化过程的观察和分析，感受能量的转化过程中能量总和保持不变，体验科学的分析方法。
通过能量转化和守恒规律的得出过程，学习科学家实事求是的科学态度。
通过对“永动机”的讨论，学习科学家严谨周密的思维方式。
3.情感、态度和价值观
通过讨论我国改革开放以来在能源领域所取得的成就和政策实施，并了解党的十九大中提出的生态建设目标，更加认同党的领导和政府决策。
通过对未来我国能源领域的展望，有节能环保意识，有参与振兴祖国科技事业的使命感。
三、教学重点和难点
学科重点：能量的转化和守恒。
德育重点：认同党的领导，认同建设祖国生态文明的使命感。
四、教学资源
自制PPT、视频、图片等多媒体材料、单摆、乒乓球。
五、教学设计思路
本节课设计的背景是在党的十九大顺利召开之后，十九大在建设社会主义现代化强国中强调了我们的现代化应该是“人与自然和谐共生的现代化” 既要创造更多物质财富和精神财富以满足人民日益增长的美好生活需要，也要提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要。必须坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的方针，形成节约资源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式，还自然以宁静、和谐、美丽。联系到本节课中，能源的利用正是达成“人与自然和谐共生”的重要途径，是建设“美丽中国”的重要举措。借此，能够在学生学习能源的同时树立社会主义生态文明观，能够让学生了解我国能源情况的同时发出为国家生态文明发展做贡献的愿望。
本设计的基本思路是：以列举现实中的能量转化的实例为基础，对这些实例中的能的转化实行具体分析。通过实验和分析，使学生体会能的转化和守恒定律的发现过程，感受能的转化与守恒定律在物理学中的重要地位。通过度析与讨论，了解能源的开发和利用。
本设计要突出的学科重点是能量的转化和守恒定律。方法是：把人们的理解这个定律的过程通过简单的实验分析让学生体会能量守恒的发现，使学生更好地了解能量守恒的概念是在什么背景下提出和发展起来的，同时通过对“永动机”的讨论使学生更全面、更深入地理解这个基本定律的内涵，明白该定律的普遍性和重要性。
本设计要突出的德育重点是认同党的领导，认同祖国生态文明的使命感。方法是：通过欣赏中国城市之美感受中国科技之强，感受在党和政府的领导下国家日益富强，人民物质条件日益丰富，通过对节约能源的讨论和能效标识的学习，体会党和政府制定的决策都是为解决与人民切身相关的问题，从而更加认同党和政府的领导。通过讨论对未来能源事业的展望，认同建设祖国生态文明的使命感。
活动1
六、教学流情景2
视频
演示实验
能量的
转化
情景1
视频
情景4
课件
情景3
图片
活动3
讨论活动1
演示实验
能量的转化和守恒定律
活动2
讨论
能量的
守恒
能源的开发和利用
流程图说明
情景1
视频：上海夜景。欣赏上海美丽夜景，体会中国城市发展之美。
说明：欣赏城市之美从而体会我国日益强大的实力。引入能量主题。
情景2
视频：长征二号火箭发射。
说明：感受我国在航天领域的强大实力。
情景3
图片：太阳能车和自动机械表。
说明：感受我国民用领域的先进技术及精湛技艺，体会精益求精的工匠精神。知道不同形式能量的转化通过做功来实现。
活动1
演示实验：滚摆和乒乓球。
说明：分析讨论实验现象背后的能量变化，感受在能量的转化中能量的守恒。
情景4
课件：敷冰袋的人、撞球。
说明：分析现象中能量转移的情况，知道在能量的转移中能量的守恒。
活动2
讨论：讨论“永动机”的可能性。
说明：通过思考与讨论进一步体会能量守恒定律的重要地位。
活动3
讨论：讨论节约能源、能源利用现状和前景。
说明：树立与自然和谐共生的观点，认同建设祖国生态文明的使命感。
七、教学过程
（一）引入
1.能量
欣赏上海美丽夜景，体会中国城市发展之美，引入能量主题。
提出问题“城市美丽的灯光需要什么来维持？”
通过欣赏视频中上海美丽的夜景，迅速引起了学生的注意力并感染了课堂的氛围。上海是学生们从小生活的城市，学生们对故乡的爱是发自内心自不过然的，所以当看到视频中美丽的上海夜景的同时，再加以引导就加深了学生们对祖国日益强大的认同感。
（二）新课
2.学习能量的转化
提出问题“火箭的升空具有什么能？这种能量如何得来？”
分析实例中的能量转化情况，同时联系已经学习的内能和热机的知识，知道不同形式能量的转化通过做功来实现。
所挑选的实例从大到小，从学生很少有机会接触的航天器、到有所期待的民用概念车再到日常生活中普遍存有的机械手表。学生从这些实例中，能感受到我国科学技术的强大是全方位的、国际领先的，同时在我们生活中又是处处都能体现的。
3.学习能量守恒
提问“如果自动机械手表停止佩戴，那么一段时间之后还能不能继续工作？”引出说明能量去向的演示实验——滚摆和乒乓球。
提问“为什么滚摆每次上升的高度、乒乓球每次弹起的高度会越来越低？”
分析讨论实验现象背后的机械能的减少以及环境中内能的增加，感受能量在转化过程中总量是不变的。在解释了机械手表停止工作之谜的同时，也让学生初步体会了能量的守恒。
接下来讨论冰袋和撞球的能量转移情况，分析敷冰袋的人的内能变化和冰袋的内能变化情况，知道是内能从人转移到冰袋。提问“两边的撞球，当右边撞球撞击中间撞球并静止的瞬间，能量发生了什么变化？”这里在前一个例子的铺垫下，学生能够回答出右边撞球机械能减少了，同时左边撞球机械能增加，机械能从右边撞球转移到了左边撞球。再进一步提问“如果没有摩擦的话，那机械能的总量呢？”通过这个步步的分析感受能量在转移过程中总量不变。
4.总结能量的转化和守恒定律
总结“能量只会发生转化或转移，在能量转化或转移的过程中，能量总量保持不变。”然后向学生介绍，提出并完善能量的转化和守恒定律的科学家们，以进一步了解能量守恒定律的内容。同时体会在建立能量的转化和守恒定律的过程中，科学家们的孜孜以求实事求是的科学态度。
（三）知识使用
5.讨论“永动机”
讨论“永动机”的可能性。提出“达芬奇设想的不需要能量输入，就能源源持续提供能量，不停对外做功的机器是否可能？”的问题。让学生们通过讨论表达自己的想法，同时引导学生尝试从能量守恒的角度来分析“永动机”的目的是否合理，进一步体会能量守恒定律在自然界中的重要地位。
6. 讨论节约能源的必要性及如何节约能源
提问“根据能量守恒定律，既然能量不会凭空消失，在转化和转移的过程中总量是保持不变的，那么我们为什么还要节约使用能量呢？”学生通过讨论对于能量和能源的关系逐步明晰，知道能量虽然不会消失，但可供使用的能量会转化为难以利用的能量形式，同时能为我们提供能量的能源是有限的。
例举电能的主要来源是煤炭这个能源。分析煤炭是不可再生能源，同时会危害生态环境。提问“我们能够如何节约能源？”教师根据学生的回答做出归纳和引导，培养学生节能减排的意识，了解能源开发的方向。
7.展望未来国家生态文明建设的美好愿景
分析我国二十一世纪以来能源消费结构情况，引发学生思考如何建设和谐美丽的新中国，同时展望未来国家生态文明建设的美好愿景，并愿意为之奋斗。