第十三章 内能（大单元表格式教学设计）物理人教版2024九年级全一册

第十三章内能（大单元教学设计） 第1节 热量 比热容 学习内容 第1节 热量 比热容 课型课时 实践操作型1课时 课时目标 一、物理观念 1.理解热量（Q）的概念，明确其是热传递中能量转移的多少，单位为焦耳（J），能区分热量与温度、内能的不同。 2.掌握比热容（c）的物理意义，知道其是反映物质吸放热本领的特性量，理解公式Q＝cm△t中各物理量的含义。 3.能列举生活中比热容的实例，并解释相关现象。 二、科学思维 1.通过“比较不同物质吸热能力”实验，运用控制变量法建立比热容的概念。 2.能根据Q＝cm△t进行逻辑推理，分析“质量相同的不同物质，吸收相同热量时，比热容大的物体温度变化小”等结论。 3.用“类比法”理解比热容：将物质吸放热本领类比为“容器装水的容量”，比热容越大，吸放热能力越强。 三、科学探究 1.完成“探究水和食用油吸热能力”的实验，经历“提出问题→设计方案→收集数据→得出结论”的探究过程。 2.能对实验误差进行分析，提出改进方案。 3.通过实验数据绘制“温度-时间”图像，归纳物质吸放热与温度变化的关系。 四、科学态度与责任 1.联系生活实例，激发对比热容应用的探究兴趣，体会物理与生活的联系。 2.关注“能源利用与比热容”的社会议题，如太阳能热水器利用水比热容大的特点高效储热，培养节能意识。 3.在实验中保持严谨态度，如实记录数据，尊重实验结论，反对“伪科学”热现象解释。 达成评价 能准确说出热量的定义与单位，区分其与温度、内能的差异，运用Q＝cm△t解释水比热容大的实例；能在实验中运用控制变量法比较不同物质吸热能力，通过数据推理比热容与温度变化的关系；完成“水和食用油吸热实验”并分析误差；联系生活中热水袋、太阳能热水器等应用，体现严谨记录数据的科学态度。 驱动性问题 利用多媒体展示 炎热的夏天，在海边沙滩上，人们光着脚走在沙子上感觉很烫，而走进海水中却感觉很凉爽。 提问学生：为什么在同一时刻，沙子和海水的温度不一样呢？ 引导学生思考：让学生回忆生活中还有哪些类似的现象，如中午在瓷砖地面上感觉比在木地板上热等。引发学生对不同物质吸热能力的思考，从而引出本节课的主题——热量和比热容。 学习活动 1.热量（10分钟）​ 概念讲解：通过具体的热传递实例，如高温物体向低温物体传递热量，详细讲解热量的概念：热量是指在热传递过程中，物体传递能量的多少，用符号Q表示。强调热量是一个过程量，只有在热传递过程中才有意义，不能说物体“含有”或“具有”多少热量。​ 单位介绍：介绍热量的单位是焦耳（J），举例说明1焦耳热量的大小，如将一个鸡蛋举高1米所做的功大约是1焦耳，让学生对热量单位有一个直观的认识。​ 生活实例分析：让学生分析生活中常见的热传递现象，如烧水时水吸收热量温度升高、冬天用热水袋取暖时热量从热水袋传递到人体等，加深学生对热量概念的理解。 2.实验：比较不同物质吸收热量的情况（20分钟）​ 提出问题：水和食用油在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量是否相等呢？​ 猜想与假设：让学生根据生活经验进行猜想，大多数学生可能会猜想吸收的热量不相等。​ 设计实验：​ 引导学生讨论：怎样确定两种物质吸收的热量是否相同？经过讨论，学生得出选择质量相同的水和食用油进行实验，当它们升高相同的温度时，通过比较加热时间的长短来确定吸收热量的多少，因为在相同热源下，加热时间越长，吸收的热量越多。​ 强调控制变量法：必须保证热源相同且较稳定，同时控制水和食用油的质量相同、初温相同，只改变物质的种类。​ 展示实验器材：电加热器、温度计、天平、两个相同的烧杯、水、食用油等，并介绍其使用方法。​ 确定实验方案：​ 方案一：用相同质量的两种物质，让它们升高相同的温度，比较加热时间。​ 方案二：用相同质量的两种物质，给它们加热相同时间，比较升高的温度。​ 综合考虑，选择方案一进行实验更便于操作和观察。 进行实验：​ 分组实验：将学生分成若干小组，每组按照实验方案进行实验，分工合作，记录实验数据。实验数据记录表格如下：​ 物质 质量m/kg 初温t₀/℃ 末温 t/℃ 升高温度Δt/℃ 加热时间t/min 水 食用油 教师巡视指导：在学生实验过程中，教师巡视各小组，及时纠正学生实验操作中的错误，如温度计的使用方法、电加热器的放置位置等，确保实验安全、顺利进行。​ 分析与论证：​ 组织学生讨论：实验结束后，让学生观察自己小组记录的数据，分析水和食用油在升高相同温度时，加热时间的长短关系。​ 引导学生得出结论：质量相等的水和食用油，升高相同的温度时，水吸收的热量比食用油多。这表明不同物质的吸热能力不同。 3.比热容（15分钟）​ 概念引入：根据探究实验的结论，引出比热容的概念：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示。强调比热容是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，与物体的质量、温度变化量和吸收或放出的热量无关。​ 单位讲解：介绍比热容的单位是焦耳每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃），并通过具体的比热容数值，如c水＝4.2×103J/(kg·℃)，讲解其物理意义：1kg的水温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量是4.2×103J。​ 比热容表的认识：展示常见物质的比热容表，让学生观察不同物质的比热容数值，引导学生发现：​ 不同物质的比热容一般不同，比热容是物质的一种特性。​ 水的比热容较大，是4.2×103J，这使得水在生活中有很多应用。​ 生活应用讨论：组织学生讨论水的比热容大在生活中的应用，如汽车发动机用水冷却、热水袋中装水取暖、沿海地区昼夜温差比内陆地区小等，让学生运用比热容知识解释这些现象，加深对比热容概念的理解。 4.热量的计算（10分钟）​ 公式推导：通过分析物体温度变化与吸收或放出热量的关系，结合生活实例，引导学生推导热量计算公式Q＝cmΔt（其中c为比热容，m为物体质量，Δt为温度变化量）。在推导过程中，逐步讲解每个物理量的含义和单位，让学生理解公式的物理意义。​ 当物体温度升高时，吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)，其中t0是初温，t是末温。​ 当物体温度降低时，放出的热量Q放＝cm(t0－t)。​ 例题讲解：​ 例1：质量为2kg的水，温度从20℃升高到70℃，吸收的热量是多少？（c水＝4.2×103J/(kg·℃)） 分析：已知m＝2kg，t0＝20℃，t＝70℃，c水＝4.2×103J/(kg·℃），求Q吸。​ 解答：Δt＝t－t0＝70℃－20℃＝50℃，​ Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃＝4.2×105J。​ 例2：把质量为0.5kg的铝块加热到100℃，然后投入温度为20℃、质量为2kg的水中，不计热损失，求混合后的共同温度。（c铝＝0.88×103J/(kg·℃)，c水＝4.2×103J/(kg·℃)）​ 分析：这是一个热平衡问题，铝块放出的热量等于水吸收的热量，设混合后的共同温度为t。​ 解答：铝块放出的热量Q放＝c铝m(t01－t)，水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t02)，因为Q放＝Q吸，所以c铝m(t01－t)＝c水m(t－t02)，代入数据0.88×103J/(kg·℃)×0.5kg×(100℃－t)＝4.2×103J/(kg·℃)）×2kg×(t－20℃)，解方程可得t＝24℃。​ 5.课堂练习（8分钟） 给出两道类似的练习题，让学生在课堂上独立完成，然后请两位学生上台板演，教师进行点评和讲解，及时反馈学生对热量计算公式的掌握情况。 （1）根据表中数据，下列说法正确的是（　　） 物质 密度/ （常温、常压） 物质 熔点/℃ （标准大气压） 物质 比热容 水 冰 0 水 酒精 固态酒精 -117 酒精 水银 固态水银 -39 水银 铜 铜 1083 铜 铝 铝 660 铝 A．冶炼工业中可以用铝锅来炼铜 B．最多能装500g酒精的瓶子装不下水 C．质量相等的铝块和铜块降低相同的温度，铝块放出的热量多 D．在气温低至-40℃时，水银和酒精温度计都能使用 【答案】C 【解析】A．铝的熔点660，铜的熔点1083，用铝锅炼铜时，铜还没熔化，铝锅先熔化了，不能用铝锅炼铜，故A错误； B．根据，则，酒精密度，水密度，质量m相同时，密度小的体积大，所以500g酒精体积大于500g水的体积，能装500g酒精的瓶子能装下500g水，故B错误； C．根据，m、相同，c 铝= ，c铜= ，则c铝>c铜，所以铝块放出热量多，故C正确； D．水银的凝固点是-39，气温低至-40时，水银已凝固，不能用水银温度计，酒精凝固点-117，此时酒精温度计可使用，故D错误。 故选C。 （2）质量为5千克的水经电热水器加热后温度升高了。求： ①水的体积。 ②水吸收的热量 【答案】①5×10-3m3 ②4.2×105J 【解析】①水的体积 ②水吸收的热量 6.课堂小结（5分钟） 引导学生回顾：与学生一起回顾本节课所学的主要内容，包括热量的概念、单位，探究不同物质吸热能力的实验过程和结论，比热容的概念、单位、物理意义以及热量的计算公式等。​ 强调重点难点：再次强调本节课的重点和难点，帮助学生梳理知识框架，加深对热量和比热容概念的理解和记忆，如比热容是物质的特性、热量计算公式的应用条件等。 及时性 评价 1.实验操作表现：规范操作实验仪器、准确记录数据的学生，可评价 “操作规范，数据记录严谨，实验素养出色！”；操作失误的学生，及时提醒 “注意仪器使用要点，调整后继续，细心就能做好！” 2知识应用反馈：能运用比热容解释生活现象或正确完成热量计算的学生，表扬 “知识运用灵活，成功解决实际问题！”；理解困难的学生，鼓励 “联系生活实例再思考，比如水作冷却剂的原理，相信你能突破！” 作业设计 布置作业（2分钟） （1）基础作业： P7 ①-⑥题 （2）拓展作业： 设计一个实验，比较不同物质（如沙子、泥土、砖块等）的比热容大小，写出实验方案和预期结果。 调查当地的能源利用情况，分析其中涉及到的比热容知识，以及如何利用比热容知识提高能源利用效率，写一篇小论文。 板书小结 2/2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十三章内能（大单元教学设计） 第2节 分子动理论的初步知识 学习内容 第2节 分子动理论的初步知识 课型课时 理论研究型1课时 课时目标 一、物理观念 1.理解物质由分子、原子组成，知晓分子尺度极小，建立微观粒子构成宏观物质的认知。 2.掌握分子动理论核心内容，能运用分子永不停息做无规则运动、分子间存在引力和斥力，解释扩散、物质三态等现象。 3.明确分子热运动与温度的关系，理解温度越高分子运动越剧烈的本质。 二、科学思维 1.通过观察宏观现象，运用推理法得出分子热运动规律，培养从现象到本质的思维能力。 2.利用类比法，将分子间作用力类比为弹簧模型，理解引力与斥力的动态平衡。 3.运用归纳法总结实验数据，提炼温度对分子热运动的影响规律。 三、科学探究 1.设计并完成扩散实验，熟练运用控制变量法研究温度对分子热运动的影响。 2.尝试设计实验验证分子间作用力，提升实验设计与操作能力。 3.通过实验数据处理与分析，得出合理结论，培养科学探究的严谨性。 四、科学态度与责任 1.通过生活中的扩散现象，激发对微观物理世界的探究兴趣，感受物理与生活的联系。 2.在实验中养成严谨、实事求是的态度，尊重实验现象和数据，不随意篡改。 3.了解分子动理论在科技领域的应用，增强科学服务社会的责任感。 达成评价 学生能准确说出物质由分子、原子构成，通过扩散现象解释分子热运动，运用分子间作用力说明物质三态特点；在实验中可正确操作并控制变量，根据数据得出温度与分子热运动关系；能主动观察生活中的分子动理论现象，实验中如实记录数据，体现出基本的科学探究素养与严谨态度。 驱动性问题 为什么打开一瓶香水，整个房间很快充满香味？物质是如何“自己跑”到远处的？ 固体能保持一定形状，液体具有流动性，气体容易被压缩，这些现象背后的微观原因是什么？ 炒菜时香味很快飘出，而腌菜需要较长时间才入味，温度如何影响物质的“运动”？ 学习活动 1.物质的构成（5分钟）​ 情境导入：展示电子显微镜下石墨原子排列图像、DNA分子结构动画，提问“宏观物质由什么组成？”引发学生对微观世界的思考。​ 知识讲解：讲解物质由分子、原子组成，通过1滴水中约含1.67×1021个水分子”等实例，说明分子数量庞大、体积微小；结合扫描隧道显微镜下原子照片，直观呈现分子尺度。​ 互动讨论：组织学生列举常见物质的微观构成（如氧气由氧分子构成、铁由铁原子构成），教师补充讲解分子与原子构成物质的差异，纠正错误认知。 2.分子热运动（15分钟） 扩散实验演示：将等量红墨水滴入盛有等体积冷、热水的烧杯中，引导学生观察墨水扩散的速度、范围，记录现象（如热水中墨水10秒扩散均匀，冷水中需30秒）。 小组讨论分析：分组讨论“扩散快慢与哪些因素有关”，教师巡视指导，引导学生从温度、物质种类等角度思考，汇总小组观点。 总结归纳规律：结合实验数据与讨论结果，总结“一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，温度越高，分子热运动越剧烈”；通过动画演示分子热运动随温度变化的微观过程，强化理解。 生活现象应用：展示图片或视频（如炒菜时香味迅速扩散、汽车尾气扩散），学生用扩散知识解释；设置情景问答（如“为什么腌菜需要较长时间入味？”），巩固知识迁移能力。 3.分子间的作用力（12分钟） 实验探究体验：学生分组操作“铅块压紧实验”（将两个表面平整的铅块压紧后悬挂钩码），感受分子间引力；通过挤压橡皮、木块等物体，体会固体难以压缩，推理分子间斥力的存在，记录实验现象。 模型建构讲解：用弹簧连接小球的模型类比分子间作用力，演示分子间距变化时弹簧拉伸或压缩的状态，讲解引力与斥力随分子间距的变化规律（如距离小于平衡距离时斥力为主，大于平衡距离时引力为主）；结合图像分析引力、斥力与分子间距的函数关系。 现象解释应用：引导学生分析固体有固定形状（分子间距小、引力强）、液体有流动性（分子间距适中、可相对移动）、气体易扩散（分子间距大、作用力弱）的微观原因；解释“破镜不能重圆”“胶水黏合物体”等现象，深化知识应用。 4.课堂练习（8分钟） （1）下列诗句中的现象，能支持“分子在永不停息运动”观点的是（　　） A．时有落花至，远随流水香。  （刘春虚《阙题》） B．满面尘灰烟火色，两鬓苍苍十指黑。  （白居易《卖炭翁》） C．颠狂柳絮随风舞，轻薄桃花逐水流。  （杜甫《绝句漫兴》） D．白雪却嫌春色晚，故穿庭树作飞花。  （韩愈《春雪》） 【答案】A 【解析】A．“时有落花至，远随流水香”，意思是不时有落花随溪水飘流而至，远远地就可闻到水中的芳香，闻到花香的过程是花香中的芳香分子不停的做无规则运动，扩散到空气中，当分子运动到人的鼻子，人就闻到远处花的香味，体现了分子在永不停息的运动，故A符合题意； B．“满面尘灰烟火色，两鬓苍苍十指黑”，意思是他满脸灰尘，显出被烟熏火燎的颜色，两鬓斑白十指漆黑，这里的灰尘，烟火都是固态的小颗粒组成，属于宏观物体的现象，不能说明分子在永不停息的运动，故B不符合题意； C．“颠狂柳絮随风舞，轻薄桃花逐水流”，意思是只看见柳絮在春风的吹拂下，如癫如狂，肆无忌惮的飘舞着，还有那轻薄不知自重的桃花，追逐着春江的流水欢快的向远方飘去，这里的柳絮飞舞，桃花随着水的流动都属于宏观的机械运动，不能说明分子在永不停息的运动，故C不符合题意； D．“白雪却嫌春色晚，故穿庭树作飞花”，意思是白雪却嫌春色来得太晚了，故意化作花儿在庭院树间穿飞，白雪下落，飞花落下，属于宏观物体在重力作用下下落的现象，不能说明分子在永不停息的运动，故D不符合题意。 故选A。 （2）如图所示的实验，是我们在学习分子动理论时做过的一些实验： 图a：浓硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，几天之后，两种液体混合均匀了； 图b：玻璃板的下表面接触水面，发现拉力示数______玻璃板的重力； 图c：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积； 图d：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来； 图e：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。 (1)题目中，图b后横线处应填：（选填“大于”、“小于”、“等于”）； (2)图a和图两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子在； (3)图b和图两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在力； (4)图c实验表明，分子之间存在，引起这一现象的原因是分子间存在力。 【答案】(1)大于 (2)d永不停息地做无规则运动 (3)e引 (4)间隙斥 【解析】（1）因为分子间存在着相互作用的引力，因此当玻璃板的下表面接触水面，向上拉时会发现拉力示数大于玻璃板的重力。 （2）[1][2]图a中的现象是因为发生了扩散，说明分子在永不停息地做无规则运动；图b中的现象说明分子之间总存在相互作用的引力；图c是因为分子之间有间隔，所以水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积；图d是扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动；图e是因为说明分子之间总存在相互作用的引力。因此图a和图d两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子在永不停息地做无规则运动。 （3）[1][2]图a中的现象是因为发生了扩散，说明分子在永不停息地做无规则运动；图b中的现象说明分子之间总存在相互作用的引力；图c是因为分子之间有间隔，所以水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积；图d是扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动；图e是因为说明分子之间总存在相互作用的引力。因此图b和图e两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子之间存在相互作用的引力。 （4）[1][2]图c是因为分子之间有间隔，所以水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积，引起这一现象的原因是分子间存在斥力，使得分子不会紧密的排列在一起，而是保持一定的距离。 独立作答：学生独立思考并书面作答，教师巡视观察学生答题情况，收集典型错误。​ 点评纠错：邀请学生回答，教师点评答案，针对错误进行讲解（如强调扩散是分子的无规则运动，而非颗粒运动），强化知识要点。 5.课堂小结（5 分钟）​ 知识回顾：师生共同梳理分子动理论的核心内容（物质构成、分子热运动、分子间作用力），用关键词提炼要点。​ 思维导图展示：呈现本节课思维导图，从宏观到微观构建知识体系，标注各知识点间的逻辑关系（如分子热运动与扩散现象的因果关系）。​ 互动答疑：学生分享本节课的收获与疑问（如 “分子热运动与机械运动的本质区别”），教师针对性解答，补充拓展知识。 及时性 评价 实验操作规范、数据记录准确的学生，评价：“实验步骤严谨，观察细致，很好地验证了分子动理论！”；对知识理解困难的学生，鼓励：“结合实验现象思考，比如铅块压紧的原理，再尝试解释看看，你一定能突破！” 作业设计 布置作业（2分钟） （1）基础作业： 完成课本P12 ①-⑥题 （2）拓展作业： 设计实验验证分子间存在斥力，写出实验方案、预期现象和结论（可利用注射器压缩空气等方法）。 查阅资料，撰写200字短文，介绍分子动理论在纳米材料制备中的应用。10-10 板书小结 2/2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十三章内能（大单元教学设计） 第3节 内能 学习内容 第2节 内能 课型课时 理论研究型1课时 课时目标 一、物理观念 1.深入理解内能的概念，即物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，能从微观角度认识内能的本质。 2.明确内能与温度、质量、状态等因素的关系，能运用这些关系解释生活中常见物体内能变化的现象。 3.掌握热传递和做功是改变物体内能的两种方式，理解热传递过程中内能的转移以及做功过程中内能与其他形式能量的转化。 二、科学思维 1.通过类比机械能与内能，运用类比推理的方法建立内能的概念，提升知识迁移能力。​ 2.从分子动理论的角度分析内能的本质，培养从微观到宏观、从现象到本质的逻辑思维能力。​ 3.在探究做功和热传递改变物体内能的过程中，运用控制变量法设计实验、分析实验数据，归纳总结物理规律，提升科学思维水平。 三、科学探究 1.经历 “做功改变物体内能” 的实验探究过程，学会正确使用实验器材，如空气压缩引火仪等，提高实验操作技能。​ 2.能够设计实验验证热传递和做功对物体内能的影响，学会观察实验现象、记录实验数据，并通过分析数据得出科学结论，培养科学探究能力。 3.在实验探究中，能够提出问题、作出假设、制定计划、实施实验、收集证据、解释与结论、反思与评价，体验完整的科学探究流程。 四、科学态度与责任 1.通过生活中与内能相关的现象，如摩擦生热、热传递导致物体温度变化等，激发对物理学科的探究兴趣，养成关注生活中物理现象的习惯。 2.在实验探究过程中，培养严谨认真、实事求是的科学态度，尊重实验事实和数据，敢于质疑和创新。​ 3.了解内能在生活、生产中的广泛应用，如热机利用内能做功、取暖设备利用热传递改变内能等，认识到物理知识对社会发展的重要作用，增强将科学知识应用于生活实际的意识和责任感。 达成评价 学生能准确阐述内能的概念，分析影响内能的因素，解释生活中物体内能变化现象；实验中规范操作，运用控制变量法探究做功和热传递改变内能，依据数据得出结论；主动关注生活内能现象，实验时秉持严谨态度，体现科学探究素养与责任意识。 驱动性问题 1.冬天搓手会感到暖和，能量从何而来？这与物体的内能有什么关系？​ 2.烧开水时，壶盖被水蒸气顶起，其中蕴含怎样的能量转化？水蒸气的内能如何变化？​ 3.为什么相同温度的一杯水和一桶水，它们的内能不同？影响物体内能大小的因素有哪些？ 学习活动 1.内能（10 分钟）​ 知识回顾导入：回顾分子动理论知识，提问学生分子永不停息地做无规则运动，那运动的分子是否具有能量？引导学生思考微观分子运动与能量的联系，引入内能概念。​ 概念讲解：详细讲解内能定义，强调是物体内部所有分子热运动动能与分子势能总和。结合动画展示，说明分子动能与分子热运动速度有关，分子势能与分子间距离相关。举例说明一切物体都有内能，如 0℃的冰块，其分子仍在运动，具有内能。​ 影响因素探讨：组织学生分组讨论影响内能的因素，从温度、质量、状态等方面引导思考。展示相同质量的热水和冷水，让学生分析内能差异；比较 1kg 水和 2kg 水的内能大小；列举水结冰过程中内能的变化。教师总结归纳，强化学生理解。 2.热传递和内能的改变（8 分钟）​ 生活现象引入：展示生活中热传递的场景图片，如晒太阳取暖、用热水袋捂手等，提问学生这些现象中能量如何转移，引出热传递改变物体内能的知识。​ 热传递原理讲解：讲解热传递的条件是存在温度差，实质是内能从高温物体转移到低温物体，直到温度相等。以热水与冷水混合最终温度相同为例，说明热传递过程中内能的变化。​ 热量概念介绍：引出热量概念，强调热量是热传递过程中传递内能的多少，单位是焦耳（J）。举例说明物体吸收或放出热量时，内能相应增加或减少，如加热水时，水吸收热量，内能增大。 3.做功和内能的改变（演示实验：做功改变空气的内能）（15 分钟） 实验演示：演示空气压缩引火仪实验，快速下压活塞，让学生观察到棉花燃烧现象。引导学生思考棉花燃烧的原因，激发学生探究欲望。​ 原理分析：结合实验现象，分析快速下压活塞时，外界对空气做功，空气内能增大，温度升高，达到棉花着火点使其燃烧，从而得出对物体做功，物体内能增加的结论。通过动画展示分子层面的变化，加深学生对做功改变内能微观本质的理解。​ 生活实例拓展：让学生列举生活中做功改变物体内能的实例，如钻木取火、用砂轮磨刀等。分析这些实例中能量的转化过程，强化学生对做功改变内能知识的应用能力。 4.课堂练习（8 分钟） 题目展示：在 PPT 上展示练习题：​ （1）新型智能窗户采用了特殊材料，当室外温度升高时，材料中的某些成分由固态逐渐变成液态，窗户颜色变深，有效阻挡太阳光的热量进入室内，起到隔热降温的作用；而当室内温度降低时，液态又变回固态，窗户颜色变浅。若想让更多太阳光进入室内，下列说法正确的是（    ） A．此时特殊材料凝固放热 B．此时特殊材料熔化吸热 C．此时室内空气的内能减小 D．是利用做功的方式改变空气内能的 【答案】A 【解析】ABC．根据题意，当室外温度升高时，材料中的某些成分由固态逐渐变成液态；而当室内温度降低时，液态又变回固态，因此为了让更多太阳光进入室内，室内的温度应低，此时特殊材料凝固放热，由于室内进入更多的阳光，室内空气的内能会增加，故A正确，BC错误； D．室内空气吸收热量，内能会增加，是通过热传递的方式改变内能的，故D错误。 故选A。 （2）关于热量、温度、内能，下列判断正确的是（　　） A．温度不变，内能一定不变 B．内能增加，温度可能不变 C．吸收热量，温度一定升高 D．放出热量，内能可能不变 【答案】B 【解析】AB．物体的温度不变，它的内能不一定不变，例如晶体的熔化过程，尽管温度不变，但是它的内能是增加的，故A错误；B正确； C．晶体熔化时，不断吸收热量，但是温度保持不变。故C错误； D．放出热量，内能减小。故D错误。 故选B。 （3）A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是（　　） A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同 【答案】B 【解析】外界大气压力对水银做功，使水银进入试管内，大气压力对水银做的功一部分增加了管内水银的重力势能，另一部分增加了水银的内能；由于A管中的水银重心高，故A管中水银的重力势能增量大，则A管中水银内能的增量小，即B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量。故ACD错误，B正确。 故选B。 （4）气球被压进某种气体。松开气孔，球内气体被气球压出球外，气球同时在空气中到处乱窜，在此过程中（　　） A．气球的能量在减少 B．气球的动能转化为球内气体的内能 C．气球做的是热运动 D．气体被气球压出后，其分子间距变小 【答案】A 【解析】A．球内气体被压出的过程中，气球对气体做功，所以其能量减少，故A符合题意； B．气体被压出时，气球对气体有力的作用，同时气体对气球也有力的作用，所以气球在空中乱窜，气球的动能是气体的内能转化而来的，故B不符合题意； C．气球所做的运动是肉眼能看到的，不是热运动，而是机械运动，故C不符合题意； D．气体被压出后，体积变大，所以分子单摆间距变大，故D不符合题意。 故选A。 学生作答：学生独立思考，在练习本上作答，教师巡视，观察学生答题情况，收集典型错误。​ 讲解点评：邀请学生回答问题，教师针对答案进行点评，详细讲解每道题涉及的知识点，纠正学生错误，强化重点知识。 5.课堂小结（4 分钟）​ 知识梳理：师生共同回顾本节课重点内容，包括内能概念、影响因素，热传递和做功改变物体内能的方式，热量概念等，形成知识框架。​ 学生分享：请几位学生分享本节课的收获和疑惑，教师进行解答和补充，帮助学生完善知识体系。 及时性 评价 实验操作规范、认真观察并能准确描述实验现象的学生，评价：“实验操作精准，对现象观察细致，很好地展现了科学探究精神！”；在课堂练习中思路清晰、答题正确的学生，表扬：“对知识理解透彻，解题思路清晰，继续保持！” 对知识理解有困难的学生，鼓励：“结合实验和生活实例再思考下，比如搓手取暖的原理，相信你能突破！”” 作业设计 1.基础作业​ 完成课本课后习题P17 ①-④。​ 观察生活中热传递和做功改变物体内能的现象各 2 个，记录并简要分析能量变化过程。​ 2.拓展作业​ 设计一个实验，验证 “对物体做功，物体内能增加”，写出实验器材、步骤、现象和结论。​ 查阅资料，了解热机工作过程中内能与机械能的转化，撰写 200 字左右的科普短文。 板书小结 2/2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025初中物理（人教2024版）大单元学科素养教学设计 单元教学课题 九年级年物理第十三章《内能》 版本 人教版2024 年级 九年级 单元 内能 教师 Xxx 新课标要求 2.1.2 知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点。 3.3.1 了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 3.3.2 通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 单元学情 一、学生已有知识基础 在学习本单元之前，学生已掌握了一些与能量相关的基础知识。在力学部分，他们熟知机械能，了解动能和势能可相互转化，像荡秋千时动能与重力势能的转换，这为理解能量形式的多样性及相互关系奠定基础。关于温度，学生知道其表示物体冷热程度，且掌握温度计的使用方法，也通过热胀冷缩现象对温度变化与物质状态改变的关联有了初步认知，例如观察到温度计中液柱随温度变化的升降，为学习内能与温度的关系提供了认知前提。在微观层面，学生在化学课程或科学启蒙中，知晓物质由分子、原子构成，对微观世界有了初步的想象和认知框架，有助于理解分子热运动等内容。 二、学生学习能力 1.观察能力：经过一年多的物理学习，学生已具备一定观察能力。他们能观察到生活中明显的热现象，如烧开水时壶嘴冒出的 “白气”、冬天窗户上的冰花等。在实验观察方面，对实验仪器的操作和现象观察逐渐熟练，像在探究水的沸腾实验中，能准确观察温度计示数变化、水中气泡的产生与变化等。但对于微观层面的现象，如分子的热运动，因无法直接观察，学生缺乏有效观察方法，需要借助宏观实验现象，如扩散实验中墨水在水中的扩散，间接构建微观想象。 2.思维能力：九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡阶段。在学习内能概念时，由于内能是物体内部所有分子热运动动能和分子势能的总和，较为抽象，学生理解起来有难度。在分析问题时，部分学生能依据生活经验进行简单推理，比如知道对物体加热，物体温度可能升高，内能可能增加，但难以深入理解热传递过程中能量转移的本质以及做功改变内能的微观机制。在处理复杂问题，如结合比热容概念分析不同物质在相同条件下的吸放热情况时，逻辑思维的不足容易导致分析混乱。 3.实验探究能力：学生对物理实验兴趣浓厚，且通过过往实验，掌握了基本实验操作技能，如连接简单电路、使用天平测量质量等。在探究 “影响物体内能大小因素” 的实验中，学生能尝试设计实验，控制变量进行探究，例如通过加热相同质量、不同初温的水，观察升高相同温度所需加热时间，来探究温度对内能的影响。不过，在实验设计的科学性和严谨性上还有待提高，如在探究做功改变物体内能时，对于如何准确控制做功的量、如何设置对照组等问题，考虑不够周全。 三、学生学习兴趣 学生对生活中与热现象相关的内容兴趣浓厚，如冬天取暖方式、汽车发动机的散热等，这些贴近生活的实例容易激发他们的好奇心和探究欲望。实验对学生也具有很大吸引力，像 “压缩空气引火” 实验中，迅速下压活塞使硝化棉燃烧，这种神奇的现象能极大调动学生的学习积极性。但由于内能知识较为抽象，部分学生在深入学习分子热运动、内能本质等内容时，容易因理解困难产生畏难情绪，导致学习兴趣下降。此外，对于理论性较强的内容，如热量的计算、比热容概念的推导，如果教学方式单一，仅靠讲解和公式运算，学生容易感到枯燥乏味，兴趣难以持久。 四、学生个体差异 在知识基础方面，部分学生在之前的物理学习中掌握扎实，对能量、物质构成等基础知识理解透彻，能快速将新知识与已有知识建立联系，在学习内能单元时较为轻松，例如能迅速理解内能与机械能的区别和联系。而一些基础薄弱的学生，对之前知识掌握不牢，在学习新内容时会感到吃力，如在理解分子间作用力与物体状态关系时，难以回忆起物质微观结构的相关知识。在学习能力上，思维活跃、逻辑推理能力强的学生，在分析复杂热现象，如解释沿海地区昼夜温差小的原因时，能快速理清思路，准确运用比热容知识进行分析。但部分学习能力较弱的学生，面对这类问题会无从下手。学习态度也存在差异，积极主动的学生在课堂上认真听讲、踊跃发言，课后主动完成作业并拓展学习，而一些学生缺乏学习主动性，依赖老师和家长督促，学习效果不佳。 单元内容 本单元教学内容：本章共3节 第一节为《热量 比热容》：热量是热传递过程中传递能量的多少，单位为焦耳，热传递基于温度差发生，热量从高温物体流向低温物体。比热容反映物质的吸热（放热）本领，是单位质量的某种物质，在温度升高（或降低）1℃时吸收（或放出）的热量。像水比热容大，质量相等、升高相同温度时，水比其他许多物质吸收的热量多，这使得沿海地区昼夜温差小，在生活中，汽车发动机常用水冷却，正是利用了水比热容大，吸收相同热量时温度变化小的特点 。 第二节《分子动理论的初步知识》：阐述了物质由大量分子、原子组成，分子直径极小。分子在永不停息地做无规则运动，扩散现象是其有力证明，如花香四溢、墨水滴入水中逐渐散开，且温度越高，分子热运动越剧烈。分子间同时存在引力和斥力，固体能保持形状体现引力，难以被压缩显示斥力，气体分子间距大，作用力近乎为零，所以具有流动性，而液体分子间距介于气体与固体之间 。 第三节为《内能》：内能是物体内部所有分子热运动动能与分子势能的总和，一切物体在任何状况下都具有内能。改变物体内能有热传递和做功两种方式，热传递通过温度差实现内能转移，高温物体放热、低温物体吸热；做功则是内能与其他形式能的相互转化，如摩擦生热、气体膨胀对外做功等，并且这两种方式在改变物体内能上效果等效 。 本单元内容的逻辑结构: 本单元内容可开发的教学活动与资源:实验探究活动，小组讨论活动，角色扮演活动，多媒体课件，在线学习资源、网络共享资源。 本单元教学重点： 理解分子动理论，包括物质由分子、原子构成，分子热运动及分子间作用力；掌握内能的概念，明确其与温度、质量、状态等的关系；理解改变内能的两种方式 —— 热传递和做功的实质；认识比热容是物质的特性，能运用其解释相关现象和进行热量计算。 本单元教学难点: 从微观角度理解分子热运动与内能的关系，建立内能这一抽象概念；区分内能、温度、热量三个易混物理量的内涵及关联；理解比热容的物理意义并运用其解决实际问题，如不同物质吸放热计算及现象解释；掌握分子间引力与斥力的动态平衡关系，并用其说明物质状态特征。 单元学习目标 1.知道物质由大量分子、原子组成，能通过扩散现象说明分子永不停息做无规则运动，理解温度对分子热运动剧烈程度的影响； 2.掌握分子间存在引力和斥力，能解释固体、液体、气体的状态特征。 3.明确内能是物体内部所有分子热运动动能与分子势能的总和； 4.理解一切物体都具有内能，能分析内能与温度、质量、状态的关系（如同一物体温度升高内能增大）。 5.知道热传递和做功是改变内能的两种方式，能区分热传递的三种形式（传导、对流、辐射）； 6.理解做功改变内能的实质（能量转化），并能举例说明（如摩擦生热、气体膨胀做功）。 7.理解热量是热传递中能量转移的多少； 8.掌握比热容的物理意义（物质吸放热本领）； 9.能运用公式 \(Q=cm\Delta t\) 进行热量计算，解释生活中与比热容相关的现象（如沿海地区温差小、水作冷却剂等）。 物理核心素养 1.物理观念： 四个概念——内能、分子动理论、热量、比热容。 三个规律——热传递规律、内能改变规律、分子间作用力规律。 2.物理思维：三种方法——模型建构、科学推理、科学论证。 3.科学探究：一个实验——比较不同物质吸热能力。 4.科学态度与责任：通过生活热现象激发探究兴趣，了解内能利用的社会价值；关注化石能源使用的环境影响，认识太阳能等绿色能源应用，树立低碳生活意识，实验中秉持严谨求实的科学态度。 达成评价表 水平等级 水平标准描述 自评 互评 等级一 1.了解水平：能说出热量是热传递过程中传递能量的多少，单位为焦耳；知道不同物质比热容不同，能列举生活中常见物质比热容大小关系的例子。 2.理解水平：理解比热容的概念，能解释比热容反映物质吸、放热本领；会用比热容公式Q=cm△ t进行简单计算，能根据公式分析物体吸放热与比热容、质量、温度变化量的关系；能运用比热容知识解释简单自然现象。 3.应用水平：能通过实验设计，比较不同物质的吸热能力，得出比热容概念；能根据实际需求，选择合适比热容的物质解决问题。 等级二 1.了解水平：知道物质由分子、原子构成，能说出常见物质由哪种微观粒子构成；能描述扩散现象，了解分子间存在间隙，能举例说明分子间隙的存在。 2.理解水平：理解分子在永不停息地做无规则运动，且温度越高，分子热运动越剧烈，能通过实验现象分析得出该结论；掌握分子间同时存在引力和斥力，能根据生活实例判断分子间作用力的表现形式；能用分子动理论解释物质三种状态的宏观特征，如固体有固定形状和体积是因为分子间引力和斥力的作用。 3.应用水平：能运用分子动理论解释生活中复杂的热现象，能设计实验探究分子热运动与温度的关系、分子间作用力的特点等。 等级三 1.了解水平：知道内能是物体内部所有分子热运动动能与分子势能的总和；能说出一切物体在任何情况下都具有内能；了解热传递和做功是改变物体内能的两种方式，能列举生活中热传递和做功改变内能的例子。 2.理解水平：理解内能与温度、质量、状态的关系，能根据物体温度变化、质量改变、状态变化分析内能的变化情况；理解热传递的条件是存在温度差，实质是内能的转移，能分析热传递过程中内能的变化方向；理解做功改变内能的实质是其他形式的能与内能的相互转化，能判断做功过程中能量的转化情况。 3.应用水平：能综合运用内能、热传递、做功的知识解释生活中的能量转化和转移现象；能通过实验探究改变物体内能的方法及内能变化的规律；能根据实际情况，选择合适的方式改变物体内能。 单元分课时规划和活动实施表 本章共三节，建议6课时： 第一节 热量 比热容 2课时 第二节 分子动理论的初步知识 1课时 第三节 内能 1课时 复习和总结 2课时 大单元学习评价量规表 《光现象》大单元学习评价指标（总分100分） 权重 评价等级及分值 得分 一级指标 二级指标 优良（10-8） 一般 （8-6分） 需要改进（6-0分） 生评 师评 小计 活动态度（15%） 学习兴趣 0.5 对本课题有非常浓厚的学习兴趣 对课题有较高的学习兴趣 对课题知识学习兴趣一般 学习态度 1 学习态度认真负责，努力实现预定任务 认真参与，在同伴协助下努力实现预定任务 认真参与，在同伴协助下实现未能预定任务 合作交流（20%） 与人合作 1 主动和同学配合，分工合作，乐于帮助同学 基本能和同学配合，做好自己分内工作 有需要时才和同学合作，喜欢个人学习 与人沟通 1 态度谦虚，认真倾听同学意见，能合作解决问题 会倾听同学意见，基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见，不喜欢和同学合作解决问题 收集资料（30%） 资料查找收集整理 1.5 能熟练运用多种搜集方法搜集资料，并有系统有条理整理资料 比较熟练运用多种搜集方法搜集资料，基本能整理好资料 运用的搜集方法单一，不太会整理资料 资源运用 1.5 根据资料内容的需要恰当合理地使用了各种媒体 能使用多种媒体，使用基本合理没有太大的不合理之处 能使用多种媒体但使用不恰当 小组成果展示（35%） 汇报交流 2 物理概念规律运用准确，语句通顺，表情丰富 物理概念规律运用较准确，语句比较通顺 没有使用物理概念规律机械运动，过于口语化 自作小实验物件展示 1.5 实验物件内容丰富资料符合课题 实验物件内容较丰富、资料较符合课题 实验物件内容不充分、资料比较单一 总计： 总体评价： 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$