第一单元神奇的能量1.什么是能量【教材分析】“能量”是在小学阶段较为重要的一个大概念。在宇宙中，能量的总量总是不变的，但是，在某种事件发生的过程中，能量的储存形式可以从一种转化为另一种。在教材中，以小诗揭开本单元学习的序幕，以一个个充满童趣的问题，将同学们的视野引向“能量”。本单元的4课内容，正如在序言中所说，关注了如下问题：什么是能量？能量有哪些形式？能量之间怎么转化？以及研究电磁铁，每课的标题就非常清晰地让我们认识到这一课的学习重点。在第1课中，呈现5种不同的情境图，指向共同的答案：依靠能量来工作或运动。随后，观察更多的现象，来认识动能和势能。教师指导学生通过演绎法来进行研究，丰富学生的知识经验。【教学目标】认识到能量能够使物体工作或运动。通过观察生活中的一些现象，认识动能和势能这两种能量的基本形式。激发学生产生研究能量的兴趣。【重点与难点】[重点]了解什么是动能，什么是势能。[难点]区分动能和势能。【教学准备】象棋、皮球、打气筒、软尺、皮筋、弹簧【教学时间】1课时【教学过程】（一）物体依靠能量运动或工作1.观察风筝、火车、热气球等现象交流：它们靠什么工作或运动？风力，电力，热空气上升等这些，都蕴含着巨大的能量。2.揭题：今天，我们就来认识神奇的能量，第1课，什么是能量？讨论：如果没有风的能量，风筝会怎样？如果没有电力，火车会怎样？……书本文字学习：“能量能够使物体工作或运动。虽然你看不见它，却能感觉到它。只要有移动、发热、冷却、生长、发光或发声等现象，其中就有能量在起作用。”3.讨论：生活中还有哪些工作或运动，也需要用到能量吗？[设计意图]“能量”一词对学生来说，并不陌生，但却不容易讲清楚。从观察一些现象的变化和运动，以及通过逆向思维“如果没有风的能量……”，让学生更加清地意识识到，虽然不能直接观察到能量，却能通过观察物体的变化来认识能量在其中所发挥的作用。（二）认识动能1.撞棋游戏里的科学：（1）出示规则：把A棋子弹向B棋子，看谁能使B棋子移动的距离更远？思考：B棋子移动的远近，和什么有关？（2）学生分组游戏，观察，交流和分析——手指（运动）弹A棋子，A棋子运动起来，碰撞到B棋子，把能量传递给B棋子，B棋子运动。（3）总结：运动的物体具有能量，这种能量叫作动能。分析：在这个游戏中，哪些现象具有动能？（运动的手指，运动的A象棋，运动的B象棋）逆向思考：当它们静止下来，还有动能吗？（没有）所以，我们可以怎样记忆和理解“动能”？——运动物体所具有的能量。8
[设计意图]很简单的游戏中，在细节中却藏着科学知识。学生通过观察运动的手指、A象棋、B象棋的运动，分析能量在其中的传递，并据此来理解“动能”定义：运动的物体才具有的能量。在游戏中，要指导学生带着问题去观察，将观察注意点集中到几种运动上来。1.这些事物具有的动能分别表现在哪里？（1）观察书本的相关图片（或视频），小组讨论，并把讨论结果记录在活动手册第1页：泥石流的动能表现：龙卷风的动能表现：撞击保龄球的动能表现：钱塘江大潮的动能表现：（2）交流我们的讨论结果：大家好，我们小组认为……（3）相互补充并在手册上及时完善（4）总结：这些现象中，运动的物体都具有动能。[设计意图]充分利用教材所提供的信息，但也可以不限于教材内容。小组的合作学习是学生非常重要的一种交往，在小组合作中，学会发表意见和倾听别人的想法，学会公开讨论。（三）认识势能1.问题：静止的物体不具有动能，那么，它有没有别的能量呢？示一个举起来的皮球。（1）学生观察并讨论：——如果松手，它就会掉下来，掉下来就有动能了。——在松手之前，它就有一种要掉下来的趋势，但是没有掉，因为手拿住了它。——地球对它有引力，所以会往下掉。（2）研究：小球下落实验用气筒给皮球充气，做小球反弹实验，用尺子测量反弹情况。下落高度（厘米）反弹高度（厘米）我的发现（3）小结：位于高处的物体具有能量，发生形变的物体也具有能量，这是一种“储存”起来的能量，只有在释放后才能显现，这种能量叫作势能。[设计意图]从中小衔接的角度来说，物体具有重力势能和弹性势能，物体从高处下落，有势能和动能的转化过程。这些科学现象六年级的小学生能够模糊地感受到，但小学阶段不必分析得这么深入，如果学生交流时能够提及，则可予以肯定。学生通过小球下落实验，会发现，从越高的地方下落，反弹得也越高，表明，小球在更高处储藏更多的势能。同理，把皮筋拉伸得越长，它的反弹得趋势也更明显，即弹性势能更多。1.探索：这些物体的势能分别表现在哪里？（1）活动体验：拉伸橡皮筋，压缩弹簧，感受皮筋和弹簧在形变时，储藏的“势能”（2）分析：一旦手松开，皮筋和弹簧所蕴藏的势能，会让它们怎么变化？2.完成学生活动手册第1页的其他分析：跳板运动员的势能表现：皮筋的势能表现：弹簧的势能表现：3.总结：动能、势能都是机械能，它们是能量的两种基本形式。[设计意图]亲自上手的实验体验，感受到弹簧拉伸时的紧绷感，按压弹簧，感受弹簧要反弹的那股弹力，能够让学生更生动地理解“储存”起来的势能。（四）总结拓展1.研究动能和势能，对于我们生活来说，有什么用处？2.我们怎样来利用动能和势能呢？例：水力发电[设计意图]从理论到实践，从研究到应用，学生能感受到科学知识转化成技术之后的强大力量。【教学后记】8
2.各种各样的能量【教材分析】在本课中，学生接触到更多的能量形式，包括热能、电能、化学能、光能和核能等。其中有学生较为常见的热能、电能、光能等，也有学生较为陌生但很感兴趣的核能、化学能等。在研究热能时，关键词在于“传递”，热的物体所具有的能量比冷的状态时要多，处于较高温度的物体会把热的能量传递给周边较低温度的物体，通过冰块融化实验和分析图片，学生学习到热量的不同传递方式。电能是目前应用最便捷的一种能量，所有的用电器，都需要电能。学生观察身边的电器，发现电能的广泛应用。也可以渗透电能转换成其他能量的讨论。学生对于化学能较为陌生，可以让学生观察多种现象，加强辨别。辐射计是一个较为有趣的实验，通过演示，学生观察到光能让静止的叶片转动起来。在分小组研究中，可以用太阳能小车，让学生体验到光能与动能的转化。在核能的讨论中，可以让学生畅所欲言，介绍自己已经知道的知识并提出更多的问题。【教学目标】认识更多形式的能量：热能、电能、化学能、光能、核能等在实验中观察和分析不同能量的表现形式和特点发展学生对于研究能量的兴趣【重点与难点】[重点]观察和体验不同的能量有不同的形式和特点[难点]认识化学能、核能【教学准备】[演示实验]手电筒，辐射计，火柴，电池，绿色植物，核能视频等[分组材料]冰块，太阳能材料，【教学时间】1课时【教学过程】（一）导入，激发兴趣1.复习导入：在上一课中，我们学习了哪几种能量的形式？--动能和势能2.你还知道哪几种不同的能量形式？它们可以干什么？学生自由发言：——声能、光能……3.揭题：能量对我们的生活非常重要，今天，我们继续学习《各种各样的能量》。[设计意图]学生对于能量的认识并非一片空白，让学生呈现更多的前概念，再进一步学习。（二）对热能传递的研究1.示冰块，观察：这块冰块接下来会有哪些变化？——它会融化。——从固态的水变成液态的水。热量在怎么传递？——空气温度高，把热量传递给冰块。可以加快这块冰的融化吗？——放进热水里。——呵热气。——用手捂着。学生体验用手捂着冰块，热量从手传递给冰块。引导学生从热能的传递角度来理解该现象。2.看图分析，热能可以通过哪几种方式传递？（1）教师指导3种热量传递的方式：热传导、热对流、热辐射，短视频学习（2）观察图片内容，分析：是否有热传导、热对流和热辐射的热量传递。3.小结：在这些热量传递中，太阳传递给地球的热辐射，是地球上非常重要的能量来源。太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源。8
[设计意图]在教材中，对于热能的传递并没有通过很多的实验来理解，而是通过一张情境图。因此，热的传递方式，由冰块开始引起学生的现象分析，再用短视频来呈现知识要点，对于学生的学习成效来说，时间成本就相对较低。能用更有限的教学时间，达到最明晰的教学效果。（三）观察电能的应用1.电能是目前应用最为便捷的一种能量。各种用电器，就是把电能转化成我们需要的其他能源。2.观察：教室里有什么电器？它把电能转化成什么能源？3.小组讨论：你还知道的其他电器，它把电能转化成什么能量？可以干什么？4.全班交流，相互补充。[设计意图]学生对于电能相对比较熟悉，以谈话为主，学习电能的转化。学生在众多的例举中认识到：用电器是一种将电能转化成其他能量的工具。（四）化学能藏在哪里？1.我们人体的各种活动，也需要能量，比如，我们奔跑，就要消耗大量的能量。我们身体里的能量，从哪里来？——从食物中获得。2.指导：食物进入体内，它的能量就可以提供给我们，做各种活动。这种能量，发生了物质的化学变化，我们称为化学能。3.看书本，学习各种化学能的表现：篝火燃烧，把植物通过光合作用获得的能量再次释放出来；汽车开动，汽油燃烧或者电能转化；遥控小车用到的电池，把储存在电池里的能量释放出来……4.完成活动手册第2页的相关填写。5.小结：化学能是一种隐藏的能量，绿色植物、食物、电池、煤、汽油中均储存着化学能。[设计意图]在认识化学能的过程中，学生需要知道化学变化，在化学变化的过程中，就有能量的转化。也可以延伸复习“食物链”中的能量传递，学生对食物链的深刻理解在于，食物链就是一条能量传递的链条，作为生产者的植物尤其重要，通过光合作用，将光能转化成生物能，储存在体内，动物吃植物，就获取了这些能量。（五）神奇的光能1.太阳光穿过茫茫宇宙太空，经历了8分钟的路程，到达地球。我们可以怎样利用光能呢？2.[演示实验]辐射计实验，观察光照让叶片转动起来的现象。3.[分组材料]将太阳能电池板组装到小车上。4.知识学习：光是一种电磁波，分可见光和不可见光。它们具有的能量都属于电磁能。5.展示更多的光能的应用。（1）太阳能电池：卫星、太阳能发电站、太阳能路灯……（2）看不见的光：微波炉、X光机等[设计意图]学生对于“电磁能”知之甚少，因此可以补充一些知识阅读的内容。这个环节中的动手实验饶有趣味，不论是演示实验还是分组制作太阳能小车，都能让学生生动体验到人类对光能的转化和利用。因为本课容量较大，因此制作太阳能小车的重点，可放在太阳能电池的观察和连接，以及用大功率灯照射太阳能电池板，让小车动起来的过程，而不必从头安装整个小车。（六）了不起的核能1.在我们所使用的能源中，有一种能量很大但也有危险性的新能源，是哪一种？2.学生交流对核能的了解。（七）总结拓展1.讨论科技双刃剑的科技伦理。[设计意图]关于科技双刃剑的问题是从核能延伸过来的，学生需要一定的思辨训练，从不同的角度来看问题。并通过这样的探讨，更加意识到科技发展的终极目的在于造福人类。也可藉此渗透学习目标的德育融合。学科中的“立德树人”的相关评价目标大多可以通过这样的细节处理而更加具体。【教学后记】8
3.能量的转换【教材分析】本课和前一课有着密切的联系。在上一课，学生已经感受到，能量是可以转换的，比如电能就可以转换成声能、热能、光能等等。但他们还没有很多的实际体验。在本课中，就专注于能量转换的探究。首先是动能势能的转换，有经典的牛顿摆的研究和传统的飞旋扣子小玩具，学生需要分析，哪些情况下存在的是动能，哪些情况下表现出势能？然后是动能和热能的转换，搓手，将动能转换成热能，而热胀冷缩导致的空气膨胀，又将热能转换成空气的运动直至顶开硬币的动能。动能与电能的转换能够给学生带来奇妙的科技体验，教师可以在这些方面进行一定的背景介绍和拓展。小苏打和白醋的实验，又是能让学生有很多的发现，其实除了动能，还同时有热量的变化，可以让学生触摸瓶壁，感受能量变化的复杂性。随后就可以体验能量的多次转换。最后的能量转换分析图，则是综合应用所学的能量转换知识，进一步加深学生对于能量转换的理解，加深“能量可以从一种形式转换成另一种形式”的科学道理。【教学目标】通过实验认识到，能量可以从一种形式转换成另一种形式；学生能够通过观察实验现象对能量的转换进行分析；培养学生细致地观察和分析实验的能力。【重点与难点】[重点]认识能量可以从一种形式转换成另一种形式；[难点]分析能量转换的实验现象。【教学准备】[演示实验]牛顿摆[分组材料]飞旋扣子，塑料瓶、硬币，水，摇摇发电棒，小苏打，白醋，锥形瓶，橡胶塞，火柴，蜡烛。【教学时间】1课时【教学过程】（一）抛出问题，激发学生的研究兴趣1.示牛顿摆，你认识这个玩具吗？它可以怎么玩？2.学生交流，试玩，发现摆动时的特点。3.分析：拉起1个小球的时候，这个被拉起的小球具有了哪种能量？--势能松开手，势能转化成动能，再把这些能量传递给撞击的小球，让另一个小球弹起（在最高点势能最大，动能为零）……4.揭题：今天，我们就来研究能量的转换问题[设计意图]学生对于牛顿摆很感兴趣，但多数只是着迷于它的运动，也会对于能量的传递充满了各种问题，因此，用牛顿摆的各种问题定下本课的研究方向，打开学生对于能量传递的问号，让求知的渴望贯穿整课。（二）研究不同能量的转换1.动能与势能的相互转换（1）示飞旋扣子：这是我们的一种传统玩具，师演示玩法（2）学生分组玩飞旋扣子，观察是什么力量让扣子动起来的（3）交流，绳子缠绕时具有的势能，转化为扣子运动的动能，还有声能2.动能与热能的相互转换（1）体验活动：搓手，分析：（）能转换成（）能；8
（2）硬币游戏：将瓶口和硬币放入水中浸湿，把硬币放在瓶口上，用双手紧紧握住瓶子，观察硬币的变化；（3）分析：硬币为什么会被顶起来？为什么要浸湿？能量在怎么传递？能量在怎么转换？这个实验还能怎么设计？[设计意图]教师需要引导学生的注意力分配，六年级的学生能够细致观察实验，但需要教师引导学生注意力的指向，同时也在指导学生怎样去设计实验，怎样思考。3.动能与电能的相互转换（1）调暗教室里的光线，演示摇摇发电棒的神奇现象；（2）分析：在什么情况下，发光二级管亮了？说明导线里有什么？（电）（3）原理解释：发电机的原理，就是在线圈中有磁场的改变，就会有感应的电场产生，进而在整个电路中产生电能。磁铁本身就具有磁场，在摇动摇摇发电棒的时候，磁铁一下子接近线圈，一下子又远离线圈，就会让磁场忽大忽小不断改变。这样一下，磁场改变所产生的电能，就可以让摇摇发电棒上的LED亮起来了。（可以短视频代替教师的解释）4.化学能转换为动能（1）示装有小苏打的锥形瓶，指导：小心地倒入白醋后，盖上瓶塞（也可以用大小合适的气球）（2）观察现象，分析：为什么瓶盖（气球）会顶起？（和刚才空气的热胀冷缩实验相比较）（3）分析：小苏打和白醋混合，产生了化学变化，有新的气体产生，这些气体顶上瓶盖（气球），转换为动能。（4）研究烤箱烤面包过程中的能量改变：电能转化成什么能量？食物中蕴含的能量有无发生改变？[设计意图]学生对于化学能还是非常感兴趣的，尤其是小苏打和白醋的实验，变化非常明显。有了前面空气热胀冷缩实验的拓展延伸，他们能够较为顺畅地理解，是产生的气体在让瓶塞或气球动起来。但学生们更加感兴趣的是，为什么小苏打和白醋相遇会有这样神奇的变化。5.能量的多次转换（1）阅读书本的相关实验要求，讨论：做这个实验时，有什么安全操作要注意的吗？（2）学生分组操作，观察，交流（3）小结（三）总结拓展1.分析p10图片情景中能量的转换，完成《学生活动手册》第3页2.总结本课的学习内容，重新回顾本课涉及到的实验及其能量转换，结论：生活中，能量的转换有时候是很复杂的，在同一时间，可能会出现多种转换，需要仔细分析。3.在生活中，还有更多的能量转换情况，大家可以多留心，多分析。[设计意图]这一课有很多碎片化的实验，串起这些实验的核心词就是“能量转换”。在板书中，教师延续了前一课的板书形式，在思维导图中以箭头表达能量转换的情况，更新学生的知识结构。而且，也可以让学生在思维导图上，画出更多的箭头，表达能量之间的转换。【教学后记】8
4.电磁铁【教材分析】电磁现象是非常伟大的发现，直接促进了电器的发展，也深刻地影响着人们认识物质世界的一些看法。在前一课中，学生就接触到磁铁在电场中运动产生了电的能量转换，将磁能转换成电能，这一课，进一步观察电能产生磁能的一些现象。学生首先是制作一个铁钉电磁铁，然后观察电磁铁吸铁的现象，确认普通的铁钉在绕上线圈，通电后，就可以像磁铁一样产生磁性。随后，比较电磁铁和磁铁的相同与不同，可以通过维恩图来整理。电磁铁有很多可以研究的内容，本课选择一项，由点带面地让学生学习研究电磁铁的一般方法：通过对比实验，探究影响电磁铁磁力大小的因素，学生学会控制实验的变量。最后拓展是电磁铁在生活中的应用，有起重机和其他电器运用电磁铁的调查。【教学目标】制作电磁铁，并比较电磁铁和磁铁的异同；学习控制变化条件，探究影响电磁铁磁力大小的因素；通过研究电磁铁，感受科技对生活的改变。【重点与难点】[重点]探究影响电磁铁磁力大小的因素[难点]比较电磁铁和磁铁的异同【教学准备】大铁钉，单芯导线，电池盒，电池，回形针，电磁铁套管，条形磁铁，指南针。【教学时间】1课时【教学过程】（一）复习导入1.在上一节课中，我们学习使用了一个神奇的摇摇棒，把磁铁放在线圈里，就能够发电了。那么，磁能生电，电能不能产生磁铁类似的效应呢？今天我们就一起来研究这个问题。2.板书：电磁。（二）制作电磁铁1.师演示：铁钉吸引回形针，不可以；磁铁吸引回形针，可以。交流磁铁的特点：能吸铁；有磁极，同极相斥异极相吸……2.今天，我们可以通过改造铁钉，使它也具有磁铁的特点3.学生在微视频的指导下制作电磁铁，并尝试吸引回形针；4.交流我们的实验结果：铁钉在通电的情况下，像磁铁一样能吸引回形针。5.小结：因为是铁钉在通电的情况下才产生和磁铁相似的现象，所以，这个装置，我们称之为电磁铁。完成课题的板书。[设计意图]将没有带上磁性的铁钉先做一遍实验，看似务虚，没有效果，但是，和之后的电磁铁实验相比，却可以凸显出，通电之后，对铁钉的改变。学生就能在这样的对比中，强烈感受到，电能可以转换成磁能，把原本没有磁性的铁钉，变成和磁铁相类似的情况。如果电流比较强，铁钉还会发生磁化现象。如果学生出现了这样的实验现象，也不用避讳，可以放开讨论，让学生认识到，科学研究是很复杂的，并不只有一种情况。（三）研究电磁铁1.比较磁铁和电磁铁的异同（1）出示维恩图，指导学生讨论：电磁铁和磁铁有什么相同点？（2）学生交流（3）根据学生交流，适当演示实验补充，如，电磁铁通电产生磁性，断电磁性消失，电磁铁磁极可以变化……[设计意图]8
维恩图可以指导学生厘清自己的思维，在比较时，教师用补充的演示实验，让学生认识到，电磁铁有和磁铁相同的特点，但也有优于磁铁的很多特点，比如磁力的大小会发生变化，磁极会发生变化等。在这部分教学时，可以激发学生更多的问题意识。公开讨论，未必所有的想法，都马上找到答案，如果有争议，可以在观点旁边打？]2.探究影响电磁铁磁力大小的因素（1）电磁铁是由哪几部分组成的？——铁钉，电池、导线（2）那么，可能会有哪些因素会影响到电磁铁的磁力大小呢？根据学生发言，罗列可能影响磁力大小的因素：铁钉：粗细、长短、是否生锈……电池：电量大小导线：粗细、包线裸线、绕的匝数[设计意图]本课指导学生设计实验，并不是简单地停留在设计一个实验的层面，教材也提醒，可以有其他的假设。那么，怎么提出相对可靠的假设，学生就需要从分析电磁铁的结构开始。教学生思维的方法，分析电磁铁构造，就是递给学生的思维的梯子。（3）我们列出来的这些因素，都可能影响到电磁铁磁力的大小，那么，怎么去证明呢？（4）指导学生设计对比实验，控制变量，根据对比实验研究：设计一：（无关变量）铁钉粗细、长短、电池电量……（因变量）磁力大小变化吗？（自变量）导线匝数设计二：（无关变量）铁钉粗细、长短、导线匝数……（因变量）磁力大小变化吗？（自变量）电池电量[设计意图]利用一根横线，可以较为清晰地指导学生完成对比实验的设计。首先，是罗列出所有的影响因素，然后，在对比实验中，只改变一个条件（自变量），其他条件都相同（无关变量），如果最后实验结果发生改变（因变量），就是由改变的自变量引起的。（5）学生参考书本P12实验报告，小组讨论，分组实验，完成后交流实验情况。3.小结：电能可以转换成磁能，而且这个磁能是可以在一定范围内有所控制的。（四）总结拓展1.我们利用电磁铁做了哪些事情？学生阅读书本“电磁起重机”的知识。分析：可能是怎样增加电磁起重机的磁能？2.观察：还有哪些家用电器用到了电磁铁？3.拓展研究磁悬浮列车。[设计意图]磁悬浮列车的讨论，根据课堂时间可以机动展开。学生对于磁悬浮列车还是非常感兴趣的，也是电磁铁一个非常前沿的应用。【教学后记】8
