第2节 内能（表格式教学设计）物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

该初中物理导学案聚焦内能概念及其改变方式，以航天员出舱、火箭发射等真实情境导入，激发学生兴趣，通过实验探究温度、质量、状态对内能的影响，再借助压缩空气引火仪、试管喷塞等典型演示实验，构建“做功与热传递改变内能”的认知支架，层层递进，实现从现象到本质的思维跃迁。 本资料突出物理观念的建构与科学思维的培养，融合视频资源和多组对比实验，强化能量转化意识，提升学生模型建构与科学论证能力。习题设计紧扣核心素养，涵盖生活实例辨析、图像分析与情境迁移，如神舟任务关联热传递、扩散现象解释色素渗透，既体现学科特色又落实社会责任教育，助力学生形成系统化物理认知体系。

第2节 内能（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第2节 内能 教材 分析 · 了解内能的概念，知道其单位为焦耳，能描述温度与内能的关系。掌握改变内能的两种途径（做功和热传递），理解热量的概念及单位。理解比热容概念并能应用，了解内燃机工作原理及热机效率计算，体会物理学的核心素养。内能的影响因素，激励学生更好的学习体会教学过程。 学情 分析 1. 知识储备分析通过引导学生观察、实验、讨论等方式，培养学生的观察、实验和探究能力。：2. 思维能力分析：学生已具备的创造力和创造性思维，但在实验方案的设计和实验器材的选取上受到一定限制，因此要在对学生引导的同时启发学生思考。 3. 学习兴趣与态度分析：通过科学探究活动，增强联系实际及环境保护的意识。培养学生的创造力和创造性思维。培养学生创造活力。 教学 重点 1．了解内能的概念，简单描述温度和内能的关系。 2．知道改变内能的两种方法，举出相关事例。 教学 难点 1．用做功和热传递改变物体内能的本质。 2．了解热量的概念。 教学 器材 多媒体课件，视频，实验器材（压缩空气引火仪、试管、水、软木塞、酒精灯、铁架台、电火花发生器、密闭金属容器、汽油、软木塞） 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】常见的物质都是由大量分子组成的。草叶上的一颗小露珠就含有1021个水分子。一滴水所含有的分子数比地球上的总人口数还大几百亿倍。1cm3空气中的分子数量也是很大的，如果设想每一个空气分子变成一颗砂粒，那么1cm³空气中的分子所变成的砂粒堆成山，可以把一个大工厂覆盖起来。 2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。飞行乘组由航天员汤洪波、唐胜杰和江新林组成，汤洪波担任指令长。汤洪波参加过神舟十二号载人飞行任务，唐胜杰和江新林都是首次飞行。 2023年12月21日21时35分，经过约7.5小时的出舱活动，神舟十七号航天员汤洪波、唐胜杰、江新林密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，完成了天和核心舱太阳翼修复试验等既定任务 ，出舱活动取得圆满成功。 我国首位重返空间站的航天员汤洪波时隔两年再度漫步太空，航天员唐胜杰成为我国目前为止执行出舱任务年龄最小的航天员。 火箭发射过程中，其尾部炙热的火焰具有的能量属于什么能？ 下面开启今天的学习 学习新课 一、内能 1. 内能 概念：物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。内能的单位是焦耳(J)。 2. 影响内能影响因素 内能的大小与哪些因素有关呢？请同学们结合生活实例说一说。 猜想1：温度越高，分子运动越剧烈，内能越大。 猜想2：质量越大，分子数量越多，内能越大。 猜想3：状态变化也会影响内能，比如冰熔化成水要吸热，内能增加。 演示实验： 1.用酒精灯加热相同质量的水和铁块，测量温度变化。 结论：温度升高，内能增加。 2.比较一杯水和一桶水在相同温度下的内能大小。 结论：质量越大，内能越大。展示冰熔化成水的过程，说明状态变化时内能改变。 知道了影响内能大小因素主要有三个：质量，温度，状态。 再利用已知的三个因素去分别判断三幅图中，谁的内能更大。三幅图分别设计成与质量、温度状态有关，讲解其中内能更大的原因。 【观察与思考】 如图所示，在一厚玻璃管中放一块蓬松的硝化棉，快速压下玻璃管上端的活塞时，可以看到硝化棉燃烧起来。 如图所示，在一个试管里装一些水，用软木塞塞紧。用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。 如图所示，在金属容器中滴入数滴汽油，形成汽油蒸气和空气的混合气体。用橡皮塞塞住容器口后，利用电火花点火，可以看到橡皮塞被顶跑。 2.探究改变内能的方式 通过上述示例，他们通过一种方式手段。通过对上述实验的观察与思考，我们可以得出如下结论。 做功和热传递是改变物体内能的两种方式：外界对物体做功，或者物体从外界吸收热量，物体的内能增加。反之，物体的内能将减少。分析搓双手，手的内能增加，引出做功改变内能。 外界对物体做功，物体的内能增加。 【演示1】做功改变空气的内能 播放视频 空气被压缩时内能增加 实验现象：棉花燃烧 活塞压缩物（气）体体积对物（气）体做功，消耗的机械能转化为物（气）体的内能，使物（气）体的内能增加（温度升高或物态发生变化）。 归纳得出结论：对物体做功，物体的内能会增加。（做功可以改变物体的内能） 对物体做（机械）功改变物体内能的本质：机械能转化为内能。 【演示2】做功改变空气的内能 播放视频 空气推动瓶塞时内能减少 实验现象：瓶塞跳起，瓶口出现雾。 气体膨胀对其他物体（外）做功，气体的一部分内能转化为其他物体的机械能，使气体的内能减少（温度降低或物态发生变化） 根据这些现象，分析物体的内能发生了怎样的变化，内能改变的方式都是什么，能的形式发生了哪些变化。 硝化棉能够燃烧，表明管内空气温度已升高到硝化棉的燃点。管内空气温度升高，表明管内空气分子的运动变得激烈了，气体的内能增加了。管内空气的内能增加，是因为压下活塞时，外界对它做了功，活塞的机械能转化为气体的内能。 生活经验告诉我们，两个温度不同的物体互相接触时，温度低的物体要升温。这时，我们说低温物体从高温物体吸热，高温物体向低温物体放热。物体吸收或放出热的多少， 叫作热量(heat) 。 高温的火放出热量 低温的脚吸收热量 通过对上述实验的观察与思考，我们可以得出如下结论。 1.做功和热传递是改变物体内能的两种方式：外界对物体做功，或者物体从外界吸收热量，物体的内能增加。反之，物体的内能将减少。 2.不同形式的能量(如内能和机械能、化学能和内能)之间可以互相转化。 【启动与思考】 外界对物体做功，物体内能增加。 瓶内水上方存在着无色透明、无法看到的水蒸气；当塞子跳起来时，可以看到瓶内出现白雾，说明水蒸气液化成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低。物体对外界做功，物体内能减少。 做功改变物体内能 活塞压缩气体做功，空气的内能增加，温度升高。 外界对物体做功，物体内能增加。 气体膨胀对外做功，气体的内能减少，温度降低。 物体对外界做功，物体内能减少。 思考问题，进入情景。 设计问题引入；方案设计。 对实验数据进行分析论证，归纳出结论： 物体的内能大小由物体的温度、质量、物态等决定，跟物体所处的位置、物体的运动速度无关。 热传递，做功两种方式 了解用热传递和做功改变物体内能的方法在生产、生活中的应用，会应用相关知识解释一些现象。 【课堂练习】 1．下列现象中，物体的内能减小的是（　D　） A．冰块化成水 B．被举高的杠铃 C．被加热的冷水 D．被冰镇的饮料 2．九年级一班同学在实验室内做“探究水沸腾前后温度变化的特点”的实验，图乙是小明组在实验过程中出现的气泡情况，图丙是他们根据实验数据绘制的温度随时间变化图像。据此有关说法正确的是（　C　） A．为安全起见应在安装完所有实验装置后点燃酒精灯 B．乙中图A为水沸腾前气泡的情况 C．由图丙知水的沸点低于100℃，则一定是当地气压低于标准大气压造成的 D．内，水持续吸热，内能增大 3．一瓶未开封的矿泉水在温度约为4℃的冰箱放置足够长的时间后拿出，放置在温度恒为30℃的环境中足够长的时间，在这个过程中，下列说法正确的是（　D　） A．瓶中的水分子运动剧烈程度保持不变 B．瓶中水的内能始终不变 C．瓶中水的内能持续增加 D．瓶中水的内能先增加后不变 4．下列现象中，属于热传递的方法改变物体内能的（　B　） A．冬天天冷，通过搓手发热取暖 B．刚从蒸笼里拿出的馒头，放一阵子变凉了 C．用锤子敲打石头时，锤子发热 D．给自行车车胎打气，打气筒壁变热 5．春节期间，某学校开展了“寻根问源，记住年味“的活动。如图所示是同学们晒的“年味”照片，下列描述正确的是（　C　） A．图甲中，玉润饱满的汤圆中飘出的“白气”是汽化形成的 B．图乙中，墨迹未干的春联墨香飘飘，说明分子静止不动 C．图丙中，与盒子摩擦引燃的“擦炮”是通过做功改变内能 D．图丁中，刚上桌继续沸腾的砂锅米线，说明沸腾不需吸热 6.如图所示，是五彩祝福鸡蛋。在鸡蛋着色的过程中，火龙果、橙子、紫甘蓝等果蔬中的天然食用色素进入鸡蛋内部的现象，在物理学中叫做 ，温度越 ，色素进入越快。 【答案】扩散 高 【解析】[1][2]在鸡蛋着色的过程中，火龙果、橙子、紫甘蓝等果蔬中的天然食用色素进入鸡蛋内部，是一种扩散现象，说明分子永不停息地做无规则运动，分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子无规则运动越剧烈，所以温度越高，色素进入越快。 7.如图是学校举行消防演练灭火时的情景，对涉及的物理知识分析正确的是（　　） A．室外温度为0℃时，木柴的内能为零 B．木柴燃烧与未燃相比，含有的热量多 C．若未燃烧的木柴温度升高，内能增加 D．灭火器在使用过程中对外做功，内能不变 【答案】C 【解析】A．一切物体都具有内能，室外温度为0℃时，木柴的内能不为零，故A错误； B．热量是过程量，不能说“含有的热量”，故B错误； C．物体的内能与温度、质量有关。若未燃烧的木柴温度升高，内能增加，故C正确； D．做功可以改变内能，灭火器在使用过程中对外做功，内能减小，故D错误。 故选C。 8.如图所示，试管内的水沸腾后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程中能量转化的情况与汽油机 冲程能量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添加酒精，闻到了酒精味，这是 现象。 【答案】做功 扩散 【解析】[1]试管内的水沸腾后，水蒸气内能增加，塞子受到水蒸气的压力冲出去，所以水蒸气的内能转换为塞子的机械能，而汽油机的做功冲程的内能转化是内能转化为机械能，能量转化情况与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。 [2]向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，这是酒精的扩散现象，表示分子在永不停息地做无规则运动。 9.关于内能，下列说法正确的是（　　） A．的物体没有内能 B．内能大小与温度无关 C．具有机械能的物体不一定有内能 D．物体具有内能，也可以同时具有机械能 【答案】D 【解析】AC．内能是所有分子的动能和势能之和，故任何一个物体都有内能，具有机械能的物体也一定有内能，故AC错误； B．物体的内能与温度、质量、物质的状态、种类都有关，故B错误； D．任何一个物体都具有内能，当物体运动时，既具有内能，又具有机械能，所以物体具有内能，也可以同时具有机械能，故D正确。 故选D。 热传递的概念运用。 训练学生的带问题看书自学及解决问题的能力,问题要当堂识记 理解掌握比热容的物理意义、定义、单位、数学表达式，知道比热容是物质的特性。 阅读课本第4页，查看比热容表格，回答3个问题。 加深对改变内能的理解。 知道水的比热容比较大的应用。可以列举生活中的实例。 拓展实验可实现数据采集、处理、分析和图像绘制同时进行。克服了传统实验测量不够准确，数据分析处理所需大量时间的缺点，节省课程时间，提高了教学效率。 知道比热容的概念及其应用。 会看物质的比热容表格，分析解释有关问题。 从模仿到创新,从出错到纠错提高的很好的方式 培养学生归纳总结的意识和能力 学习新课 二、机械能，内能关系 辨析温度、内能、热量三个物理量之间的关系 播放视频 温度、内能、热量的区别和联系 【总结】温度、内能、热量的区别 1.热量是过程量；温度、内能是状态量 2.单位区别：温度的单位是摄氏度；内能和热量的单位是焦耳。 3.表述区别①温度只能说“是、降低、升高”；②热量只能说“吸收、放出”③内能只能说“有、具有、改变”。 （2）温度、内能、热量的联系： 热传递可以改变物体的内能，使内能增加或减少，但温度不一定改变。 【课堂练习】 1.小华想“探究热水冷却过程温度变化的特点”，她将一杯的热水放在室温下自然冷却，记录的热水温度变化情况如下表所示。[] 时间 0 2 4 6 8 10 12 温度 80 71 65 60 56 52 49 此过程是通过 的方式改变水的内能，在前内，水的内能减少了 。请你归纳出热水冷却过程温度变化的特点 。 【答案】热传递 先快后慢 【解析】[1]热水冷却过程向外放出热量，是通过热传递的方式改变水的内能。 [2]水的质量为 在前内，水的内能减少了 [3]根据表格数据分析可知，热水冷却过程中温度先降低的快，后降低的慢，即先快后慢。 2.如图，2025年4月24日搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭受到向上的推力 重力，加速上升；火箭与飞船分离过程中，火箭相对于飞船是 的；火箭外壳返回过程中，由于空气摩擦导致其温度升高，这是通过 的方式改变内能的；飞船进入轨道后，利用 传输信号与地面联系。 【答案】大于 运动 做功 电磁波 【解析】[1]火箭加速上升，所受合力向上，受到向上的推力大于重力。 [2]火箭与飞船分离过程中，以飞船为参照物，火箭的相对位置改变，是运动的。 [3]做功和热传递可以改变内能。火箭外壳返回过程中，由于空气摩擦导致其温度升高，这是通过做功的方式改变内能的。 [4]电磁波可以在真空中传播，飞船进入轨道后，利用电磁波传输信号与地面联系。 用表格，从而帮助学生更好理解。 会进行有关的计算。 板 书 设 计 第2节 内能 一、物体的内能 1. 概念：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和. 2. 影响内能大小的因素：物体温度、质量、状态. 二、改变物体内能的方法 1. 热传递：高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加. 2. 做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少. 热传递和做功改变物体的内能是等效的. 课 堂 小 结 第2节 内能 作 业 完成课后分层作业 教 学 反 思 通过本节教学要让学生建构起内能的概念，了解较深的内涵、较广的外延 1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $