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4-7《能量从哪里来》教学设计科学教科版六年级上册

一、导入新课

(1)在当今这个科技飞速发展的时代，能量的概念已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。据联合国能源署发布的《2019年全球能源统计年鉴》显示，全球能源消耗总量已经超过100亿吨标准油当量，其中中国作为全球最大的能源消费国，其能源消耗量占全球总量的近20%。然而，随着能源消耗的不断增加，能源问题也日益凸显，尤其是传统能源资源的有限性和环境污染问题。因此，了解能量的来源和转换过程，对于我们认识能源危机、推动可持续发展具有重要意义。

(2)为了让学生们对能量有一个直观的认识，我们可以从生活中常见的现象入手。例如，在日常生活中，我们使用的手机、电脑等电子产品都需要电能来运行。据统计，全球每年消耗的电能大约为20万亿千瓦时，其中仅手机充电就占去了全球电能消耗的5%左右。这些电能主要来自火力发电、水力发电、核能发电等多种能源形式。通过这些数据，我们可以让学生了解到，能量并非取之不尽、用之不竭，而是需要我们合理利用和节约。

(3)在导入新课的过程中，我们可以结合一些具体的案例来激发学生的学习兴趣。比如，我们可以介绍特斯拉电动汽车的能源转换过程。特斯拉电动汽车使用的是锂电池，其能量来源于电网或充电桩。据统计，一辆特斯拉ModelS100D在充满电后，可以行驶大约370公里，而其电池容量为75千瓦时。通过这个案例，学生们可以了解到电能是如何被存储在电池中，以及电池是如何将化学能转换为电能供汽车使用的。这样的案例不仅能够让学生们对能量转换有更深入的理解，还能够激发他们对未来能源技术的探索兴趣。

二、探究能量转换

(1)能量转换是自然界和人类社会中普遍存在的现象。在物理学中，能量转换是指能量从一种形式转化为另一种形式的过程。例如，太阳能可以通过光伏电池板转换为电能，生物质能可以通过燃烧转化为热能，化石燃料在燃烧过程中将化学能转化为热能。这些转换过程在日常生活和工业生产中扮演着至关重要的角色。

(2)在探究能量转换的过程中，我们可以通过实验和观察来理解不同形式的能量如何相互转换。例如，通过实验观察弹簧释放的弹性势能如何转化为动能，或者通过实验观察水力发电站中水的势能如何转化为电能。这些实验不仅能够帮助学生直观地理解能量转换的概念，还能够培养他们的科学探究能力和实验操作技能。

(3)理解能量转换的效率对于能源利用和环境保护至关重要。能量转换的效率是指能量转换过程中有效利用的能量与总能量之比。例如，太阳能光伏电池的转换效率通常在15%到20%之间，而传统的火力发电厂的热效率可能在30%到40%之间。通过比较不同能量转换技术的效率，我们可以探讨如何提高能源利用效率，减少能源浪费，并推动可持续能源技术的发展。

三、能量守恒定律

(1)能量守恒定律是物理学中一个基本原理，它指出在一个封闭系统中，能量不能被创造或销毁，只能从一种形式转化为另一种形式。这一原理在科学研究和工业生产中得到了广泛的应用。例如，在核反应堆中，通过裂变反应释放出的核能可以转化为热能，然后通过蒸汽轮机转化为电能，这个过程遵循能量守恒定律。据国际原子能机构数据，全球核电站的发电量占总发电量的约10%。

(2)能量守恒定律在自然界中有着无数的应用实例。以水循环为例，太阳辐射能加热地表水体，使其蒸发成水蒸气，随后水蒸气上升至高空冷却凝结成云，最终以降水的形式回到地面。在这个过程中，太阳辐射能被转化为水的势能和动能，同时能量在各个阶段之间转换，但总量保持不变。据统计，全球每年水循环过程中涉及的能量约为1.5×10^22焦耳。

(3)在日常生活中，能量守恒定律同样适用。例如，当我们骑自行车时，脚部施加的力将化学能转化为机械能，使自行车前进。在这个过程中，虽然能量的形式发生了变化，但总能量始终保持不变。此外，当我们使用手机充电时，电能通过充电器转化为电池中的化学能，而当我们使用手机时，化学能又转化为电能，供手机使用。这些案例都体现了能量守恒定律在现实世界中的普遍性和重要性。

四、能量应用与保护

(1)能量在现代社会中的应用广泛而深远，从日常生活到工业生产，从交通运输到信息技术，能量都是推动社会进步的关键因素。在能源应用方面，太阳能、风能、水能等可再生能源的利用越来越受到重视。以太阳能为例，全球太阳能光伏发电装机容量已超过500吉瓦，根据国际可再生能源署的数据，这一数字预计将在未来十年内翻倍。太阳能的广泛应用不仅有助于减少对化石燃料的依赖，还能降低温室气体排放，对环境保护具有积极意义。

在交通运输领域，电动汽车的普及正在逐步改变传统的燃油车市场。根据国际能源署的报告，截至2021年，全球电动汽车销量已超过500万辆，而中国作为全球最大的电动汽车市场，其销量占据了全球总量的近一半。电动汽车的使用有助于减少城市空