《第十三章 内能：3 内能》教学设计（表格版）-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦“内能”核心知识，通过暖水瓶塞弹起的生活现象导入，承接分子动理论，构建“内能=分子动能+分子势能”模型，阐述内能与温度、物态关系及改变途径，为后续热机学习奠基。 以“科学侦探”为主线，用足球类比分子动能、磁铁模拟分子作用力突破微观抽象，通过压缩空气点燃棉花、瓶塞跳起白雾实验探究做功改变内能，体现科学思维与探究，助学生建立能量观念，提升教师课堂互动与知识落实效率。

《第十三章 内能：3 内能》教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 人教版义务教育教科书·物理九年级全一册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容是九年级物理“内能”单元的核心章节，承接前两节关于分子动理论的铺垫，系统引入“内能”的概念。教材通过生活现象（如暖水瓶塞弹起）引出问题，引导学生从宏观能量视角转向微观粒子运动的内在能量分析，构建“内能=分子动能+分子势能”的完整认知模型。内容涵盖内能的定义、存在条件、改变方式（热传递与做功），并结合实验演示强化科学探究意识，为后续学习热机效率、能量守恒定律奠定基础。该节在课程体系中具有承上启下的关键作用。 学情分析 九年级学生已掌握机械能、动能与势能的基本概念，具备一定的抽象思维能力，但对“微观世界中的能量”仍感陌生。部分学生容易将内能与机械能混淆，误认为只有高温物体才有内能。学生虽能理解“加热”导致温度上升，但难以解释“不接触也能传热”或“摩擦生热”的本质机制。因此，教学需借助直观实验、类比推理和真实情境，帮助学生突破微观不可见的障碍，建立“所有物体都具有内能”的普遍性观念，并理解两种改变内能途径的本质差异。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确说出内能的定义，理解其由分子热运动动能与分子间相互作用势能组成，能用语言描述内能与温度、物态的关系。 2. 能举例说明一切物体不论温度高低均具有内能，能区分内能与机械能的本质差异。 科学思维 1. 能通过观察实验现象，运用归纳法总结出“热传递可以改变内能”的规律，并能提出“做功是否也能改变内能”的猜想。 2. 能运用类比推理法，将宏观物体的动能/势能与微观分子的动能/势能进行类比，深化对内能构成的理解。 科学探究 1. 能设计并参与“压缩空气点燃脱脂棉”“打气使瓶塞跳起”等实验，记录现象并分析能量转化过程。 2. 能在教师引导下提出驱动性问题，如“为什么瓶塞会弹起？”“能量从何而来？”，并围绕问题展开合作探究。 科学态度与责任 1. 能在实验操作中遵守安全规范，养成严谨细致的实验习惯，树立“实验是检验真理的标准”的科学态度。 2. 能认识到内能知识在日常生活（如取暖、制冷）和工业技术（如发动机）中的广泛应用，增强科技服务于社会的责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 理解内能的概念及其构成——分子热运动的动能与分子间相互作用的势能之和。 2. 掌握热传递与做功是改变物体内能的两种基本途径，并能结合实例判断能量转化方向。 难点 1. 建立“所有物体都具有内能”的普遍性观念，突破“只有高温物体才具有内能”的认知误区。 2. 理解“做功改变内能”的本质是能量的转化过程，而非简单的“输入热量”，尤其要明确“克服摩擦力做功”转化为内能的逻辑链条。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法 教具准备 暖水瓶、脱脂棉、厚玻璃筒、活塞、烧瓶、瓶塞、打气筒、冷毛巾、铁块、铅笔、图钉、PPT课件 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，激发疑问 【5分钟】 一、生活现象引入：暖水瓶塞为何会弹起？ （一）、展示实物，创设真实情境 1. 教师手持一个刚灌满热水的暖水瓶，轻轻摇晃后打开瓶盖，突然听到“砰”的一声，瓶塞被弹射而出，飞向空中，引起学生惊呼。 2. 提问引导：“同学们，刚才发生了什么？为什么瓶塞会被‘推’出来？推动它的力量来自哪里？” 3. 播放一段慢镜头视频回放，重点聚焦瓶塞被推出瞬间的动态画面，让学生更清晰地观察到瓶塞的加速运动。 4. 引导思考：“我们平时看到的物体运动，比如球被踢出去，是因为有力的作用。那么这个瓶塞，是谁在‘推’它？这种力的能量又从何而来？” 5. 组织小组讨论：请各小组围绕“能量来源”这一核心问题，结合已有知识进行推测，每组派代表发言，提出至少一种可能的解释，如“热水膨胀产生压力”、“气体受热膨胀”、“内部有某种看不见的力量”。 6. 教师不急于评价，而是记录各组观点，板书关键词：“热水”、“压力”、“膨胀”、“能量”、“看不见的力”。 7. 进一步追问：“如果把这瓶水放在冰箱里，再拿出来，瓶塞还会弹起来吗？为什么不会？” 8. 小结过渡：“看来，只有当瓶内物质处于高温状态时，才会出现这种现象。那这种‘看不见的力量’到底是什么？它隐藏在液体内部，是一种什么样的能量呢？今天，我们就来揭开这个秘密——认识‘内能’。” （二）、揭示课题，建立探究主线 1. 板书课题：第十三章 内能 第三节 内能 2. 明确本节课的学习任务：我们将一起探索“内能”的本质、它如何存在、以及它是如何被改变的。 3. 布置本节课的“侦探任务”：你们每个人都是科学侦探，要破解“瓶塞弹起”背后的能量之谜，找到那个藏在瓶内的‘神秘能量’——内能。 1. 观察教师演示，被瓶塞弹起的现象吸引，发出惊叹。 2. 思考教师提出的三个问题，尝试用自己的语言解释现象。 3. 分组讨论，积极发言，表达自己的猜测，如“是热水膨胀把瓶塞顶出来的”、“瓶子里有气，气多了就炸了”等。 4. 记录其他小组的观点，形成初步的认知冲突：为什么低温下就不会发生？ 5. 全体倾听，明确本节课的学习目标和任务，进入“科学侦探”角色。 评价任务 现象观察：☆☆☆ 猜想合理：☆☆☆ 参与讨论：☆☆☆ 设计意图 以极具冲击力的生活现象开场，迅速抓住学生注意力，激发强烈的好奇心。通过“侦探任务”的设定，赋予学习过程以游戏化色彩，使抽象的物理概念变得生动有趣。提问层层递进，引导学生从宏观现象深入思考其背后的根本原因，自然引出“内能”这一核心概念，为后续教学埋下伏笔。 概念建构，破除误区 【12分钟】 一、微观世界的能量：从足球到分子 （一）、类比迁移，建立分子动能模型 1. 教师展示：一个正在滚动的足球，旁边标注“动能”。 2. 提问：“这个足球为什么有动能？因为它在运动。” 3. 展示第：一群在无序奔跑的小球（模拟分子），旁边标注“分子也在运动”。 4. 引导学生对比：“足球作为一个整体在运动，而这些小球呢？它们不是整体移动，而是各自在不停地、杂乱无章地运动。” 5. 播放一段微缩动画：显示大量分子在容器中高速、无规则地碰撞、穿梭，速度越快，碰撞越剧烈。 6. 教师强调：“构成物质的所有分子，都在永不停息地做无规则运动，这种运动叫热运动。温度越高，分子热运动越剧烈，它们的平均动能也就越大。” 7. 举例说明：一杯热水中的水分子比一杯冷水中的水分子运动得更快，所以热水的分子平均动能更大。 8. 板书：分子热运动 → 分子动能 → 温度越高，动能越大。 （二）、深入剖析，构建分子势能概念 1. 教师展示一张弹簧被拉伸的图片，旁边标注“形变时具有势能”。 2. 提问：“弹簧被拉长时，为什么会有势能？因为内部有弹力，想恢复原状。” 3. 展示第二张图片：两个靠近的分子，中间画一条虚线，表示它们之间存在相互作用力。当它们距离较近时，表现为斥力；距离较远时，表现为引力。 4. 教师演示：用两个磁铁模拟分子间的引力和斥力，当磁铁靠得很近时，互相排斥；距离稍远时，互相吸引。 5. 引导思考：“分子之间也像这样，存在着相互作用的力。当分子间距发生变化时，这种力就会做功，从而储存能量。” 6. 教师解释：“这种由于分子间相互作用而产生的能量，叫做分子势能。它与分子间的距离有关，就像弹簧的形变量决定其势能一样。” 7. 举例说明：冰融化成水时，分子间距离增大，分子势能增加；水蒸发成水蒸气时，分子间距离更大，势能进一步增加。 8. 板书：分子间作用力 → 分子势能 → 与分子间距有关。 二、定义内能，揭示本质 （一）、整合概念，给出定义 1. 教师指着黑板上的两个板书：“我们已经知道，每个分子都有动能，同时分子之间还存在势能。” 2. 提问：“那么，一个物体内部所有分子的动能和势能加在一起，总和是多少？” 3. 教师清晰地写出定义：“构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。” 4. 强调：“内能是物体内部所有分子的集体能量，是一个微观层面的总量。” 5. 举例巩固：一块铁，里面无数个铁原子和分子在运动，它们的动能和相互作用势能加起来，就是这块铁的内能。 （二）、辨析比较，破除认知误区 1. 教师提问：“是不是只有热的东西才有内能？比如，一杯开水和一块冰，哪个内能大？” 2. 学生可能回答：“开水！” 3. 教师追问：“那冰块呢？它有没有内能？为什么？” 4. 展示教材图13.3-3：冰冷的冰块和炽热的铁水。 5. 教师解释：“冰块虽然很冷，但其中的水分子仍然在不停地做热运动，它们没有停止！只是运动的速度慢而已。因此，冰块也具有内能，只是比开水小得多。” 6. 引申结论：“一切物体，不论温度高低，都具有内能。温度低，不代表没有内能，只是分子平均动能小。” 7. 板书：一切物体，不论温度高低，都具有内能。 8. 再次强调：“内能不同于机械能。机械能是物体整体运动或位置变化的能量，比如高空飞行的飞机有重力势能和动能。而内能是物体内部微观粒子的能量，即使物体静止不动，它也可能拥有巨大的内能。” 1. 观察图片和动画，理解分子也在运动，且运动速度与温度相关。 2. 通过磁铁模拟实验，感受分子间作用力的存在，理解势能的来源。 3. 记录板书内容，理解“内能=分子动能+分子势能”的构成。 4. 思考并回答教师提问，意识到“低温物体也有内能”的重要观念。 5. 对比机械能与内能的区别，建立清晰的概念边界。 评价任务 概念理解：☆☆☆ 类比恰当：☆☆☆ 辨析正确：☆☆☆ 设计意图 采用“类比迁移法”，将学生熟悉的宏观动能、势能概念迁移到微观领域，降低认知门槛。通过动画、实物演示和互动问答，将抽象的“分子运动”和“分子间作用力”可视化、具体化。重点突破“只有高温物体才有内能”的常见错误观念，强调“一切物体都具有内能”的普遍性，为后续学习打下坚实基础。板书设计清晰，突出关键信息。 探究实验，揭示途径 【15分钟】 一、实验探究1：热传递如何改变内能？ （一）、演示实验：热水袋取暖 1. 教师拿出一个装有热水的热水袋，用手摸一摸，感觉温热。 2. 将热水袋放在自己手臂上，持续约30秒，然后让学生轮流触摸，感受温度变化。 3. 提问：“热水袋变凉了，它的内能发生了什么变化？人体感觉暖和，内能又发生了什么变化？” 4. 学生回答：“热水袋内能减少，人体内能增加。” 5. 教师总结：“这是因为在接触过程中，热量从高温的热水袋传递到了低温的人体，导致热水袋内能减少，人体内能增加。这个过程叫做热传递。” 6. 引导思考：“热传递改变了物体的内能，是通过什么方式实现的？” 7. 板书：热传递 → 高温物体放热 → 内能减少；低温物体吸热 → 内能增加。 （二）、生活应用：冷毛巾降温 1. 教师展示一块浸过冷水的毛巾，让学生触摸，感受冰凉。 2. 模拟“头部发热”的情境：“如果一个人发烧了，用冷毛巾敷头，会发生什么？” 3. 学生回答：“毛巾变热了，头部温度降低了。” 4. 教师分析：“热量从头部传递给了毛巾，头部内能减少，毛巾内能增加。这也是热传递改变内能的例子。” 二、实验探究2：做功如何改变内能？ （一）、演示实验1：压缩空气点燃棉花 1. 教师展示一个配有活塞的厚玻璃筒，筒底放一小团脱脂棉。 2. 教师演示：迅速向下压活塞，动作要快、用力要猛。 3. 学生观察：只见脱脂棉瞬间燃烧起来，冒出火焰。 4. 提问：“脱脂棉为什么会燃烧？能量从哪里来？” 5. 教师引导：“活塞向下运动，压缩了筒内的空气。压缩空气需要克服空气分子间的阻力做功。这部分功转化成了什么？” 6. 学生回答：“转化成了内能！” 7. 教师解释：“对气体做功，使气体的内能增加，温度急剧升高。当温度达到脱脂棉的燃点时，它就燃烧了。这证明了‘做功可以改变物体的内能’。” 8. 板书：做功 → 物体对外界做功 → 内能减少；外界对物体做功 → 内能增加。 （二）、演示实验2：打气使瓶塞跳起 1. 教师展示一个烧瓶，瓶内盛少量水，瓶口盖紧瓶塞。 2. 教师用打气筒向瓶内快速打气数次。 3. 学生观察：随着气压增大，瓶塞突然被“冲”了出来，同时瓶内出现一团白雾。 4. 提问：“瓶塞为什么能跳起来？白雾是怎么形成的？” 5. 教师引导分析： - “瓶塞跳起，说明气体对瓶塞做了功，气体的内能减少。” - “气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，导致气体温度降低。” - “瓶内原本有看不见的水蒸气，温度降低后，水蒸气遇冷液化，形成了大量细小水滴，这就是白雾。” 6. 总结：“这个过程再次证明，做功可以改变物体的内能，而且是内能转化为机械能。” 7. 板书：气体膨胀对外做功 → 内能减少 → 温度降低 → 水蒸气液化成白雾。 三、归纳总结，建立模型 （一）、对比两种途径 1. 教师提问：“热传递和做功，这两种改变内能的方式有什么相同点和不同点？” 2. 组织小组讨论，每组派代表发言。 3. 引导归纳： - 相同点：都能改变物体的内能。 - 不同点：热传递是能量的转移（从一个物体转移到另一个物体），做功是能量的转化（从一种形式转化为另一种形式）。 4. 板书：改变内能的两种途径： - 热传递：能量的转移 - 做功：能量的转化 5. 再次强调：“无论是热传递还是做功，本质上都是能量的流动或转化。我们常说的‘能量守恒’，在这里得到了体现。” 1. 观察教师演示实验，注意力高度集中，对脱脂棉燃烧和瓶塞跳起感到惊奇。 2. 记录实验现象，积极参与思考和回答问题。 3. 分组讨论热传递与做功的异同，交流观点。 4. 理解“做功改变内能”是能量转化的过程，而非简单的“加热水”。 评价任务 实验观察：☆☆☆ 分析准确：☆☆☆ 归纳完整：☆☆☆ 设计意图 通过两个精心设计的演示实验，将抽象的“做功改变内能”这一核心知识点具象化。压缩空气点燃棉花的实验震撼性强，能有效激发学生兴趣；打气使瓶塞跳起的实验则兼具美感与科学性，白雾的出现是绝佳的视觉证据。实验后及时组织讨论，引导学生从现象到本质进行深度分析，建立“做功=能量转化”的科学模型，突破教学难点。通过对比归纳，帮助学生形成完整的知识结构。 应用迁移，解决问题 【8分钟】 一、解答初始问题：瓶塞弹起之谜 （一）、回归导入，解开谜题 1. 教师提问：“还记得我们一开始的问题吗？暖水瓶塞为什么会弹起来？” 2. 引导学生回顾：瓶内是高温的水蒸气，它不断向瓶壁散热，但由于瓶塞密封，热量无法散失，导致瓶内气压越来越高。 3. 教师解释：“当气压高到一定程度时，足以克服大气压力和瓶塞摩擦力，就把瓶塞‘推’出去了。这个过程中，水蒸气的内能减少了，一部分内能转化为了瓶塞的机械能。” 4. 用板书总结：瓶塞弹起 → 气体膨胀对外做功 → 内能减少 → 机械能增加。 5. 教师强调：“这正是我们刚刚学到的‘做功改变内能’的典型例子！” 二、练习与应用：我是小法官 （一）、判断正误，明辨是非 1. 教师出示练习题①：“张老师乘电梯匀速上行，背包的重力势能增大，背包的内能是否也增大？为什么？” 2. 学生思考后回答：“内能没有增大。因为背包虽然被举高了，但它的温度没有变化，内部分子的热运动没有加剧，所以内能不变。” 3. 教师点评：“很好，这里只改变了机械能，没有改变内能。” 4. 教师出示练习题②：“小孩滑下滑梯，臀部与滑梯摩擦后温度升高，内能是增大还是减小？” 5. 学生回答：“内能增大。因为摩擦做功，将机械能转化为内能。” 6. 总结：“这是做功改变内能的典型例子。” 7. 教师出示练习题③：“烤火取暖和钻木取火，分别通过什么方式改变物体的内能？” 8. 学生回答：“烤火取暖是热传递；钻木取火是做功。” 9. 引导：“钻木取火是通过摩擦做功，使木头的内能增大，温度升高，最终达到燃点。” 10. 出示练习题④：“手提铅笔来回摩擦钉帽，钉帽温度升高，原因是什么？” 11. 学生回答：“摩擦做功，机械能转化为内能，使钉帽温度升高。” 12. 强调安全：“此实验需在教师指导下进行，注意避免烫伤。” 1. 回忆导入时的疑问，主动思考并回答瓶塞弹起的原因。 2. 通过小组讨论，完成课堂练习，判断内能变化情况。 3. 用所学知识解释生活中的现象，体会物理知识的应用价值。 4. 在教师提醒下，注意实验操作的安全性。 评价任务 问题解决：☆☆☆ 应用准确：☆☆☆ 安全意识：☆☆☆ 设计意图 将课堂开头的悬念彻底解开，形成首尾呼应，让学生体验到“学以致用”的成就感。通过一系列贴近生活的练习题，将抽象的概念与真实情境紧密结合，提升学生的应用能力和批判性思维。在练习中融入安全教育，培养学生负责任的科学态度，实现知识、能力与情感态度价值观的有机统一。 课堂小结，升华主题 【5分钟】 一、知识梳理，构建网络 （一）、师生共同回顾 1. 教师引导：“今天我们学习了哪些重要内容？” 2. 学生回答，教师板书关键词： - 内能：分子动能 + 分子势能 - 一切物体都具有内能 - 改变内能的两种途径：热传递（能量转移）、做功（能量转化） 3. 教师用思维导图形式，将本节课的知识点串联起来，形成清晰的知识网络。 二、情感升华，展望未来 （一）、联系实际，激发兴趣 1. 提问：“内能的知识在我们的生活中有哪些应用？” 2. 学生举例：暖气片取暖、空调制冷、汽车发动机工作、电热水壶烧水等。 3. 教师补充：“现代科技中，如火箭发射、核电站发电，都离不开对内能的精确控制和利用。” 4. 总结：“物理不仅是一门学科，更是我们理解和改造世界的重要工具。希望同学们保持好奇心，将来能为科技进步贡献自己的力量。” 5. 最后一句结束语：“今天的‘科学侦探’任务圆满完成，我们成功揭开了‘内能’的神秘面纱。下节课，我们将继续探索‘热传递的三种方式’，敬请期待！” 1. 跟随教师思路，回忆并复述本节课的核心知识点。 2. 用思维导图梳理知识脉络，形成系统认知。 3. 联系生活实际，分享对内能应用的认识。 4. 期待下节课内容，保持学习热情。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 情感投入：☆☆☆ 期待延续：☆☆☆ 设计意图 通过师生共同回顾，帮助学生对零散的知识点进行系统化整合，构建完整的知识框架。将物理知识与现实生活紧密联系，激发学生的学习兴趣和科技报国的理想。结尾设置悬念，为下一课时做好铺垫，维持学生持续的学习动力，实现课堂教学的圆满收尾。 作业设计 一、基础巩固 1. 请写出“内能”的定义，并用一句话解释“为什么一切物体都具有内能？” 2. 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”： （1）物体温度越高，内能一定越大。（ ） （2）0℃的冰块没有内能。（ ） （3）热传递是能量的转移，做功是能量的转化。（ ） （4）冬天搓手取暖，是通过热传递改变手的内能。（ ） 3. 请列举两个生活中通过“做功”改变物体内能的例子，并简要说明能量是如何转化的。 二、能力提升 4. 一个铁块从高处自由下落，撞击地面后，温度升高。请分析整个过程中能量的转化路径。 （提示：可从重力势能 → 动能 → 内能的转化角度思考） 5. 小明同学在寒冷的冬天，发现家里的暖气片很热，但房间里的空气却不太暖和。他想：是不是暖气片的热能没有传到空气中？请你用所学知识解释这一现象。 【答案解析】 一、基础巩固 1. 内能是指构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。一切物体都具有内能，因为即使在极低温度下，分子仍在做无规则的热运动，所以其动能和势能的总和不为零。 2. （1）×；（2）×；（3）√；（4）× （4）错误，搓手是通过摩擦做功，将机械能转化为内能。 3. 例如：（1）用锤子敲打铁块，铁块变热。能量转化：锤子的动能转化为铁块的内能。（2）双手快速摩擦，手掌发热。能量转化：机械能转化为内能。 二、能力提升 4. 重力势能 → 动能 → 内能。铁块下落时，重力势能转化为动能；撞击地面时，动能转化为内能，使铁块温度升高。 5. 暖气片的热能通过热传递的方式传给空气。空气的密度随温度升高而减小，热空气会上升，冷空气下沉，形成对流，从而使整个房间逐渐变暖。如果房间通风不良，热空气聚集在顶部，底部空气温度较低，就会感觉不暖和。 板书设计 第十三章 内能 第三节 内能 一、内能的定义 → 分子动能（与温度有关） → 分子势能（与分子间距有关） → 内能 = 分子动能 + 分子势能 → 一切物体，不论温度高低，都具有内能 二、改变内能的途径 1. 热传递：能量的转移 高温物体放热 → 内能减少 低温物体吸热 → 内能增加 2. 做功：能量的转化 外界对物体做功 → 内能增加 物体对外做功 → 内能减少 教学反思 成功之处 1. 成功运用“暖水瓶塞弹起”这一生活化、戏剧化的导入情境，极大地激发了学生的学习兴趣，课堂氛围活跃。 2. 通过“压缩空气点燃棉花”和“打气使瓶塞跳起”两个经典实验，将抽象的“做功改变内能”这一难点直观呈现，学生印象深刻，理解透彻。 3. 整个教学过程以“科学侦探”为主线，贯穿始终，增强了学习的趣味性和任务驱动性，学生参与度高，思维活跃。 不足之处 1. 实验操作时间较长，部分学生在等待实验结果时注意力有所分散，下次可考虑提前录制好实验视频作为辅助。 2. 对于“分子势能”这一概念，尽管有类比，但仍有少数学生难以完全理解，可在课后提供更丰富的动画资源供其自主学习。 3. 课堂练习时间略显紧张，部分学生未能充分完成拓展探究题，今后需进一步优化时间分配，保证分层练习的完整性。 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