四、课程内容
（四）能的转化与能量守恒
在物质的一切属性中，运动是最基本的属性。对应物质的各种运动形式，能有各种不同的形式，如在机械运动中表现为机械能，在热现象中表现为系统的内能。能量是一切运动着的物质的共同特性，也是各种运动的统一量度。能的形式是多样的，可以通过做功相互转化。能在转移与转化过程中，总量保持不变。本学科核心概念的学习有助于学生形成物质与能量、稳定与变化等跨学科概念。
【内容要求】
| 学段 | 学习内容 | 内容要求 |
|---|---|---|
| 3～4年级 | 4.1 能的形式、转移与转化 | ①了解生活中各种能的形式，知道运动的物体具有能量。 ②描述测量物体温度的方法，知道摄氏度是表示物体冷热程度的常用温度标准单位。 ③知道物体一般具有热胀冷缩的性质，知道水结冰时体积会膨胀。 |
| 5～6年级 | 4.1 能的形式、转移与转化 | ①知道动能、声能、光能、热能、电能、磁能等都是能的形式，了解这些能的相互转化现象。 ②知道简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面）及其在生产生活中的应用。 ③举例说出生活中常见的热传递现象，知道热从温度高的物体传向温度低的物体，从物体温度高的部分传向温度低的部分。 ④举例说明影响热传递的主要因素，列举它们在日常生产生活中的应用。 |
| 4.2 能源与可持续发展 | ⑤了解太阳能、水能、风能、地热能、化石能等能源。 | |
| 7～9年级 | 4.1 能的形式、转移与转化 | ①结合实例了解能的多种形式（机械能、内能、电磁能、化学能、核能等）。 ②了解动能和势能的影响因素；知道动能和势能可以相互转化，以及机械能守恒的含义。 ③用实例说明功和功率的概念与意义，能区别机械功率和机械效率。 ④知道常见的简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面等）的特点，并用它们解释一些生活实例。 ⑤描述克服摩擦做功与物体内能改变的关系，知道改变内能的途径，知道可用热量来量度热传递过程中的内能变化。 ⑥通过实验了解比热容，尝试用比热容解释有关自然现象。 ⑦能举例说明化学能与内能的转化，认识燃料的热值，说明生物体能量的来源和转化。 ⑧以汽油机为例，了解热机的工作原理，知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。 ⑨通过实验探究，知道影响电流热效应的因素。 ⑩知道用电器消耗的电能可以用电功来量度，会计算用电器消耗的电能，了解家用电器的额定功率，知道电能表及熔断器（保险丝、空气断路器）的作用。 ⑪了解家用电器的使用以及安全用电的常识。 ⑫知道核能及其应用，知道放射性的应用与防护。 ⑬能举出能的转化与转移有一定的方向性的实例。 ⑭通过实例认识能的转化的普遍性。知道能量守恒定律，初步了解“永动机”是不可能实现的。 |
| 4.2 能源与可持续发展 | ⑮认识太阳是地球上各种能量的最主要来源；了解能源的分类及各类能源的特点（如水能、化石能、风能、潮汐能、太阳能、核能和生物质能等），能区别主要的不可再生能源（如化石能和核能）与可再生能源（如水能、风能、太阳能和生物质能）；了解能源的利用对社会、环境与生态的影响。 ⑯了解我国和全球的能源状况，认识能源合理利用和开发与可持续发展战略的关系。 ⑰认识新能源的开发和利用的重要意义，树立节能和提高能源效率的意识。 |
【学业要求】
| 学段 | 学业要求 |
|---|---|
| 3～4年级 | 知道热胀冷缩的性质及其在生产生活中的应用实例；能识别生活中各种能的形式，举例说明运动的物体具有能量。 能用实例归纳概括物体的热胀冷缩性质，能举例分析物体运动过程中有能的变化。 能设计实验，探究常见物体的热胀冷缩现象；能利用科学词汇、图示符号等方式记录现象。 能正确叙述自己的探究过程与结论，能倾听别人的意见，能合作交流；愿意用热胀冷缩等相关的原理解决生活中的一些问题。 |
| 5～6年级 | 知道常见的简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面）及其应用；能举例说明常见的热传递现象和影响热传递的主要因素，列举它们在生产生活中的应用；知道自然界中存在多种形式的能，如动能、声能、光能、热能、电能、磁能等，不同形式的能可以相互转化。 能对自然界存在的各种形式的能进行简单分类，能简单解释能的转化现象；能对热传递的方式进行分析和推理。 会用已有知识和经验对热传递方式作出推测，设计实验，寻找证据，得出结论；能设计并实施调查活动，说明能的转化现象。 感受自然界不同形式的能相互转化的奇妙之处；意识到能源的开发和使用关系到生产生活的方方面面，以及新能源、绿色能源开发的重要性。 |
| 7～9年级 | 认识常见的能的形式及其转化；知道机械能转化与守恒的条件和规律，能解释相关问题；理解做功会发生能的转化，能用功和能的关系解释能的转化现象；理解热机的工作原理；具备安全用电常识；理解放射性的特点与防护方法。 能用案例分析归纳改变内能的两种方式，能用比热容的物理意义直接计算热量问题，能根据燃料的热值计算热机的能耗问题。 能探究简单机械的特点，解决简单机械的相关问题，计算机械效率；能设计与探究电流产生热量的影响因素；能收集数据计算家用电器的能耗问题。 关心自然界各种现象之间的联系，关心科学技术发展、社会发展与能源的关系；关注个人、社区的能源使用问题；关心新能源开发对于社会可持续发展的作用。 |
【教学提示】
1. 教学策略建议
教师要创设情境让学生认识能的各种形式，理解能的转化和转移的各种方式，根据能的转化和能量守恒的规律，分析、解释和判断生产生活中的相关问题。
（1）基于学生已有经验设计探究活动。小学中高年级，设计热胀冷缩、热的传递方式等探究活动。活动中要启发学生思考：按照什么思维方法（分析、综合、归纳、概括等），用什么探究方法（观察、实验、查阅、调查等），用什么实验器材（实物、仪器、代用品等），按怎样的程序进行探究，主要获得什么信息等，帮助学生学会独立探究，发展思维能力。
（2）利用各种常见的运动情境，让学生体会能的各种形式及转化。能的概念比较抽象，教学中要利用学生熟悉的情境，让学生循序渐进地领会各种形式的能，如运动的物体具有动能，被举高的物体具有势能，物体内运动的分子具有动能和势能。3～6年级，重点让学生认识能的各种形式，知道能的各种形式会发生转化；7～9年级，要让学生明确影响动能和势能大小的相关因素、能的转化与做功的关系、能的转化和能量守恒等问题。
（3）用比值定义的方法帮助学生理解比热容概念。比热容的概念是用三个量联合定义的，这个概念的建立既是重点又是难点。比热容的本质是物质容纳热量的能力，是反映物质本身特性的量，与物质质量的大小和温度变化量无关。因此，教学时要创设一种比较的情境——比较两种物质容纳热量的能力高低，用比值定义的方法，加深对比热容概念的理解。
（4）要重视生产生活中能的转化的应用问题。热机是人类将内能转化成机械能的重要工具，教学中要重点分析热机的工作原理、热机四冲程中做功与能的转化关系。
2. 学习活动建议
围绕本学科核心概念，可开展观察、制作、实验探究、调查等学习活动。
（1）观察
3～4年级：观察交通事故视频中人与物体发生碰撞的现象，接受安全教育。
5～6年级：观察生活中能的各种形式及相互转化。观察用电器的工作，了解电灯、电炉将电能转化为光能和热能，电话先将声能转化为电能，再将电能转化为声能；观察生活中的物品（如热水瓶）的结构，了解影响热传递的因素；观察生活中撬棍、斜面、羊角锤、螺丝刀等工具的使用，认识常见简单机械的作用。
（2）制作
5～6年级：用电池、铁棒、导线等制作一个电磁铁，观察电磁铁产生磁力的现象，体会电能转化成磁能。
（3）实验探究
3～4年级：探究物体热胀冷缩的现象。使某种物体受热或受冷，观察其变化，认识物体的热胀冷缩现象。
5～6年级：探究生活中的热传递现象。加热物体的一端，观察是否发生了热传导现象；加热烧杯里的水，借助锯末等观察水的热对流现象；用纸袋包裹温度计放在太阳下晒，记录温度计示数的变化过程，探究热辐射现象。
7～9年级：在杠杆的各种省力或费力问题情境中，研究杠杆的平衡条件；测定小灯泡（或电阻丝）的电功率，归纳其电功率变化的规律；用案例归纳的方法总结改变物体内能的两种途径。
（4）调查
7～9年级：调查家庭用电情况，提出节电措施。