《同步備課：能量的轉(zhuǎn)換》參考教案

.3能量的轉(zhuǎn)換（教案）-2022-2023學(xué)年六年級科學(xué)下冊同步備課（蘇教版）核心素養(yǎng)目標※通過體驗活動，認識到能量可以從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，而且可以多次轉(zhuǎn)換?！茚槍唧w情境，說出能量形式發(fā)生的轉(zhuǎn)換。※懂得看似平常的現(xiàn)象往往蘊含著科學(xué)道理?！w驗一種形式的能量可以轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。重點※能針對具體的生活情境，說明能量形式發(fā)生的轉(zhuǎn)換，而且可以多次轉(zhuǎn)換。難點教學(xué)準備教師材料：教學(xué)課件。學(xué)生分組材料：牛頓擺、扣子、細線；瓶子、硬幣、水杯、水；截面直徑1厘米的有機玻璃管、漆包線、發(fā)光二極管、條形磁鐵、橡皮塞；小蘇打、白醋、瓶塞、錐形瓶；火柴、酒精燈。教學(xué)內(nèi)容本課通過觀察、實驗引領(lǐng)學(xué)生體驗各種形式的能量之間是如何轉(zhuǎn)換的，為今后學(xué)習(xí)物理學(xué)最普遍的定律之一——能量守恒定律打下基礎(chǔ)。本課教學(xué)內(nèi)容包括兩個活動?；顒右?，通過動手做動能與勢能、熱能、電能、化學(xué)能的轉(zhuǎn)換實驗，認識到一種形式的能量可以轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量?；顒佣?，用火柴點燃酒精燈，體驗?zāi)芰靠梢远啻无D(zhuǎn)換，并針對一個具體的生活情境，了解能量可以多次連續(xù)轉(zhuǎn)換，能量的轉(zhuǎn)換在生活中很常見。教學(xué)過程活動一體驗動能與勢能的相互轉(zhuǎn)換1.玩牛頓擺。牛頓擺是一個既能碰撞又能擺動的能量轉(zhuǎn)換與傳遞的演示裝置。一般來說，牛頓擺由5（奇數(shù)）個球組成，將最左側(cè)的球抬高至一定的高度，讓其自由回落，回落時碰撞緊密排列的另外4個球，最右邊的球?qū)⒈粡棾?，并僅有最右邊的球被彈出。當然此過程也是可逆的，當擺動最右邊的球撞擊其他球時，最左邊的球會被彈出。當最右邊的2個球同時擺動并撞擊其他球時，最左邊的2個球會被彈出。同理相反方向同樣可行，也適用于更多的球，如3個，4個。如圖，當最右邊的球A被提起時，它隨著高度的增加而獲得重力勢能，而動能為零。釋放球A后，隨著球體高度的降低，小球重力勢能將全部轉(zhuǎn)化為動能（理想狀態(tài)）。直到碰撞到球B，將動能傳遞給球B，球B又將動能傳遞給球C……直到傳遞給球E。結(jié)論：動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)換。2.飛旋扣子。實驗?zāi)康模涸凇巴妗敝畜w會能量的轉(zhuǎn)換。實驗材料：一個大扣子或是穿了孔的圓形厚紙板、一根長100～115厘米的線繩。實驗步驟：(1)按圖在扣子或圓形紙板中間穿入一根長100～115厘米的線繩，兩端打好結(jié)。(2)把扣子或圓形紙板放在線繩的中間，甩動線繩15~20圈。(3)拉緊線繩，讓扣子或圓形紙板向相反方向旋轉(zhuǎn)。(4)再放松線繩，讓扣子或圓形紙板按初始手甩動的方向旋轉(zhuǎn)。(5)不停地拉、松，使扣子或圓形紙板有節(jié)奏地旋轉(zhuǎn)。實驗現(xiàn)象：隨著不停地進行拉、松，扣子或圓形紙板有節(jié)奏地旋轉(zhuǎn)起來。實驗分析：當拉緊線繩時，線繩的勢能轉(zhuǎn)換為扣子或圓形紙板的動能；當放松線繩時，扣子或圓形紙板的動能轉(zhuǎn)換為線繩的勢能（使得線繩纏緊）。如此反復(fù)，能量不斷轉(zhuǎn)換。實驗結(jié)論：由于動能與勢能的相互轉(zhuǎn)換，扣子或圓形紙板和線繩組成的實驗裝置可以在一定時間內(nèi)保持運動狀態(tài)，直到扣子或圓形紙板停止旋轉(zhuǎn)。設(shè)計意圖：讓學(xué)生充分體驗：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量，兩種形式的能量之間還可以相互轉(zhuǎn)換?；顒佣w驗動能與熱能的相互轉(zhuǎn)換。1.動能轉(zhuǎn)換為熱能?？焖俅陝与p手體會手心熱量的變化。(1)雙手摩擦生熱?？焖俅陝与p手，由于手在運動過程中的摩擦，表面分子不斷地互相碰撞，導(dǎo)致動能轉(zhuǎn)換為熱能，手的溫度就會升高；與此同時，動能還會轉(zhuǎn)換為聲能，發(fā)出搓手的聲音。(2)彎折鐵絲生熱。找一段鐵絲，雙手各握住兩端，用力上下彎折，一段時間后，用手觸摸鐵絲彎折點，會感覺到有些發(fā)熱。這是因為彎折過程中，鐵絲內(nèi)部的原子不斷互相碰撞摩擦，產(chǎn)生了熱。2.熱能轉(zhuǎn)換為動能。實驗?zāi)康模后w驗熱能轉(zhuǎn)化為動能。實驗材料：玻璃瓶、硬幣、水杯、水。實驗步驟：(1)將瓶口和硬幣放入水中浸濕。(2)把硬幣放在瓶口上，用雙手緊緊握住瓶子，觀察硬幣的變化。實驗現(xiàn)象：硬幣被慢慢推動，露出縫隙。實驗分析：(1)將瓶口和硬幣浸濕是為了保證把硬幣放在瓶口時，能夠形成相對密閉的瓶內(nèi)空間。(2)用雙手握住瓶子時，瓶子溫度升高，瓶內(nèi)空氣溫度升高，使瓶內(nèi)空氣體積膨脹。(3)由于瓶口相對密閉，當瓶內(nèi)空氣體積膨脹時，對瓶口硬幣形成向上的壓力，從而推開了硬幣。實驗結(jié)論：雙手的熱能使瓶口的硬幣移動，說明熱能可以轉(zhuǎn)換為動能?；顒尤w驗動能與電能的相互轉(zhuǎn)換1.切割磁力線產(chǎn)生電能。實驗材料：有機玻璃管、漆包線、發(fā)光二極管、條形磁鐵、橡皮塞2個。實驗步驟：(1)在直徑約為1厘米的有機玻璃管上纏繞漆包線，并在漆包線兩端連接1個發(fā)光二極管。(2)在有機玻璃管里放入條形磁鐵，用橡皮塞塞緊兩端管口。(3)揮動有機玻璃管，讓條形磁鐵在管道內(nèi)來回移動，觀察發(fā)光二極管的變化。實驗現(xiàn)象：發(fā)光二極管發(fā)光。實驗分析：漆包線圍繞成線圈，當條形磁鐵在線圈內(nèi)上下移動時，磁鐵的磁感線被線圈（漆包線內(nèi)的金屬）切割，切割磁感線產(chǎn)生電流，電流經(jīng)漆包線內(nèi)的金屬傳遞到兩端的發(fā)光二極管，使其發(fā)光。制作這個裝置時，線圈繞的匝數(shù)越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。實驗結(jié)論：動能（揮動有機玻璃管）可以轉(zhuǎn)換成電能。2.電動機把電能轉(zhuǎn)換成動能。電動機是把電能轉(zhuǎn)換成動能的機器，可分為直流電動機和交流電動機兩種。其工作原理是磁場對電生磁的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。電生磁是指通電導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生磁場，導(dǎo)線中流過的電流越大，產(chǎn)生的磁場越強。磁場呈圓形，圍繞在導(dǎo)線周圍。電動機就是利用通電后產(chǎn)生磁場的線圈受外圍固定磁場的磁極影響（同極相斥、異極相吸），使電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。圖中是水泵抽水，水泵通電后電動機高速轉(zhuǎn)動，帶動水泵工作，將水抽出?；顒铀捏w驗化學(xué)能轉(zhuǎn)換為動能1.小蘇打與白醋反應(yīng)后的能量轉(zhuǎn)換。實驗?zāi)康模毫私饣瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為動能。實驗材料：玻璃瓶瓶塞、小蘇打、白醋。實驗步驟：(1)在瓶中放入少量小蘇打。(2)倒入白醋后蓋上瓶塞（不要塞得太緊），觀察變化情況。實驗現(xiàn)象：小蘇打與白醋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，小蘇打逐漸消失，生成大量氣體，產(chǎn)生氣泡。隨著氣泡不斷積聚，瓶塞被氣體頂開。實驗分析：化學(xué)反應(yīng)中，生成的新物質(zhì)與反應(yīng)物的能量不同，因此會伴隨能量的吸收或釋放，通?；瘜W(xué)反應(yīng)的能量變化以熱能、電能、光能、聲能等形式體現(xiàn)，本實驗中氣體運動的動能就來自化學(xué)反應(yīng)的能量釋放。實驗結(jié)論：小蘇打與白醋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時釋放能量，化學(xué)能轉(zhuǎn)換為動能。2.其他化學(xué)能轉(zhuǎn)換為動能的案例。(1)煙花（爆竹）升空：煙花（爆竹）中有一定比例的火藥，點燃后，火藥劇烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，從煙花（爆竹）底部噴出，形成反沖力，推動煙花（爆竹）升空，火箭升空也是類似的原理。(2)汽車發(fā)動機：以四沖程汽油機為例，將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復(fù)運動。3.思考：用烤箱烤面包，能量是如何轉(zhuǎn)換的？分析：用烤箱烤面包時，電能轉(zhuǎn)換為烤箱內(nèi)部加熱棒的熱能，釋放光和熱；熱能促進面包發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（釋放出新物質(zhì)），使面包發(fā)生化學(xué)變化，變成烤熟的面包，貯藏化學(xué)能。結(jié)論：用烤箱烤面包，主要是電能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能轉(zhuǎn)換為面包的化學(xué)能。體驗?zāi)芰康亩啻无D(zhuǎn)換實驗?zāi)康模河^察酒精燈燃燒過程中的能量轉(zhuǎn)換。實驗材料：火柴、酒精燈。實驗步驟：(1)用摩擦的方式點燃火柴頭。(2)用燃燒的火柴點燃酒精燈。實驗現(xiàn)象：火柴燃燒時有光熱產(chǎn)生，火柴桿燃燒部分變黑，長度逐漸變短，并有硫化物氣味。酒精燈被點燃時，產(chǎn)生光、熱和味道。酒精燈燈捻變黑，酒精燈內(nèi)酒精減少。實驗分析：火柴摩擦燃燒的過程中，手持火柴，人體化學(xué)能轉(zhuǎn)換為動能，摩擦產(chǎn)生熱能，達到燃點時，火柴頭與火柴盒側(cè)面的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引發(fā)火柴桿燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能、光能。用燃燒的火柴點燃酒精燈時，火柴燃燒的熱能傳遞到酒精燈芯，由于酒精燈芯一般為粗棉線材質(zhì)，容易發(fā)生毛細現(xiàn)象，酒精燈瓶內(nèi)的酒精持續(xù)被上行燃燒，在燃燒過程中發(fā)光、發(fā)熱，由化學(xué)能轉(zhuǎn)換為光能、熱能。點燃火柴時：化學(xué)能（人體）——動能——熱能——化學(xué)能（火柴燃燒）——光能、熱能。點燃酒精燈時：熱能——化學(xué)能（酒精燈）——光能熱能。實驗結(jié)論：先點燃火柴，再用火柴點燃酒精燈，使酒精燈燃燒，在這個過程中發(fā)生了多次能量轉(zhuǎn)換。活動六生活中的能量轉(zhuǎn)換。1.描述下圖中的能量轉(zhuǎn)換是如何進行的。太陽的能量以電磁波（光能）的形式輻射到地球，植物（番茄）接收了來自太陽的光能，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存在植物體內(nèi)，人吸收植物的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成腳踏車的動能，發(fā)電機把動能轉(zhuǎn)換成電能，電熱水壺把電能轉(zhuǎn)換成水的熱能，水的熱能轉(zhuǎn)換成水蒸氣的熱能，水蒸氣的熱能將壺蓋頂起轉(zhuǎn)換成壺蓋的動能。簡單地說，上圖中的能量轉(zhuǎn)換過程是太陽能（光能）——植物果實儲存的化學(xué)能——人體儲存的化學(xué)能——腳踏車的動能——發(fā)電機的電能——電熱水壺的熱能——水的熱能——水蒸氣的熱能——壺蓋的動能。結(jié)論：能量可以從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。設(shè)計意圖：?對能量與能量轉(zhuǎn)換的理解是后