摘要：能量守恒是高中物理的核心概念，其抽象性易导致教学中“重记忆轻应用”的问题。本文以新能源汽车电池效率分析为生活化载体，构建“情境导入—分层探究—应用升华”的教学模式。通过基础层、提高层、应用层三级任务设计，引导学生从追踪能量转化路径到量化分析效率损耗，实现能量守恒概念从知识认知到工具应用的转化，为高中物理概念教学提供具象化、结构化的实践方案。

关键词：高中物理；能量守恒；生活化情境；分层任务；新能源汽车

引言

物理观念的培养是高中物理核心素养的核心目标，能量守恒观作为贯穿力学、电磁学、热学的主线概念，其教学质量直接影响学生科学思维的形成。当前教学中，能量守恒教学常局限于公式记忆与理想化模型分析，与生活实际脱节，导致学生难以将抽象规律转化为解决实际问题的能力。新能源汽车作为普及度日益提高的交通工具，其电池能量转化过程天然契合能量守恒的探究需求。以电池效率分析为情境，结合分层任务设计，既能降低概念抽象性，又能培养学生“见物思能”的思维习惯，让物理知识真正服务于生活认知。

一、教学设计的核心逻辑

能量守恒教学的本质是帮助学生建立“能量不会凭空产生或消失，只会转化或转移”的认知框架，而新能源汽车的能量流动恰好构成完整的具象化案例。教学设计以“电池能量的‘旅程’”为核心线索，将分层任务嵌入情境之中，形成“认知冲突—探究解决—迁移应用”的逻辑链。生活化情境的价值在于提供“可感知的探究对象”。新能源汽车的启动、行驶、刹车等过程，学生已有直观体验，而“为什么刹车能‘回收电能”“电池充入的电为何不能完全转化为动力”等疑问，能自然激发探究欲望。分层任务则为不同认知水平的学生搭建阶梯，基础任务聚焦能量形式识别，提高任务侧重转化过程分析，应用任务指向效率优化思考，确保每个学生都能在探究中获得成就感。

二、教学实施路径，三级任务推动概念深化

（一）追踪能量转化路径，建立概念关联

此阶段面向高一学生，结合力学与电磁学基础，核心目标是让学生明确能量守恒的“形式多样性”。教学中以“新能源汽车从启动到匀速行驶”为情境，设计问题链引导思考：电池储存的是什么能量？踩下加速踏板后，这种能量如何转化为车辆前进的动力？行驶中车辆的能量除了动能还有哪些存在形式？

通过小组讨论与教师引导，学生逐步梳理出完整路径：电池化学能转化为电能，电能经电动机转化为机械能，机械能一部分转化为车辆动能，一部分克服摩擦力做功转化为内能，还有一部分通过导线电阻转化为内能。教师结合单摆运动中“重力势能与动能转化”的旧知，强调“功是能量转化的量度”，让学生理解新能源汽车的能量转化与力学中的能量守恒本质一致，只是增加了电势能这一新形式，实现新旧知识的关联。

（二）分析效率损耗原因，深化概念理解

此阶段针对高二学生，结合电磁感应与焦耳定律知识，核心目标是让学生掌握“能量转化的方向性与损耗必然性”。聚焦“电池效率”这一核心问题，设计任务：“为什么充电桩显示充入 10 度电，车辆行驶消耗的电能却少于 10 度？”“刹车时回收的电能来自哪里？为什么不能全部回收？”

教学中引入新能源汽车的“能量回收系统”，通过动画演示刹车时电机切换为发电机的过程，让学生理解“动能转化为电能”的原理，这是能量守恒在电磁感应中的具体应用。同时引导学生分析损耗环节：充电时导线发热消耗电能，电池储存过程中存在自放电，行驶中机械摩擦产生内能，电机工作时线圈发热损耗等。结合焦耳定律，学生能明白“能量总量守恒，但可利用的能量会减少”，突破“守恒即无损耗”的认知误区，深化对概念的全面理解。

（三）设计效率优化方案，实现概念迁移

此阶段面向高三学生，整合力学、热学与电磁学知识，核心目标是培养学生“用能量守恒解决实际问题”的能力。以“如何提高新能源汽车的续航能力”为开放任务，让学生结合前两阶段的探究成果，从能量转化的各个环节设计优化方案。学生通过讨论提出诸多合理建议：减少车身重量可降低克服摩擦力消耗的能量，使用电阻更小的导线能减少电能损耗，优化电池管理系统可降低自放电，合理利用刹车回收系统能将动能“二次利用”。教师引导学生将这些建议与能量守恒规律对应，如“减轻车身重量”本质是减少机械能向内能的转化，“优化回收系统”是增加动能向电能的转化比例。通过这一过程，学生不仅掌握了能量守恒的应用方法，更体会到物理规律对技术创新的指导意义。

三、教学效果的评价：从知识掌握到思维形成

本次教学不采用传统的公式计算题评价，而是以“能量分析报告”为核心评价载体，让学生结合家庭或身边的新能源汽车案例，分析其能量转化过程与效率提升空间。评价标准分为三个维度：能量转化路径描述的完整性、损耗原因分析的科学性、优化建议的可行性。从实践效果来看，多数学生能清晰梳理出从化学能到机械能的完整转化链，部分学生能结合焦耳定律、摩擦力等知识分析损耗原因，还有学生提出“冬季给电池保暖可减少能量消耗”等贴合实际的建议。这表明学生不仅掌握了能量守恒的概念，更形成了“用物理视角分析生活现象”的思维习惯，实现了从“知识记忆”到“能力应用”的转化。

结语

高中物理概念教学的关键在于搭建“抽象规律与生活实际”的桥梁。以新能源汽车电池效率分析为情境的能量守恒教学，通过分层任务设计，让学生在可感知的情境中探究抽象概念，既降低了学习难度，又强化了知识的应用价值。这种教学模式的核心启示是：物理教学应跳出教材中的理想化模型，挖掘生活中蕴含的物理本质，让学生在解决实际问题的过程中，真正理解物理概念的内涵，培养终身受益的科学思维。

参考文献

[1]李洪. 高中物理教学中生活化情境创设策略[J]. 新课程研究， 2024， （14）：72-74.

[2]张星. 高中物理教学生活化情境的创设探索[J]. 数理天地（高中版）， 2023，（16）： 59-61.