第二节 内能 （表格式教学设计）物理新教材北师大版九年级全一册

第二节 内能（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第二节 内能 教学目标 物理观念 了解分子动力学理论知识；理解物体的内能、热量的概念及单位；知道改变物体内能方式并能举出相对应实例。 科学思维 识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释，物体内能与温度的关系；内能、温度与热量三者之间的关系。 科学探究 通过探究、实验、观察找到改变内能的两种方法；并能用分子热运动的观点解释扩散现象。 科学态度 与责任 通过演示实验培养学生的观察能力，使学生通过实验理解做功和内能变化的关系。 教材分析 本节从物质的微观结构入手，建立分子动理论的基本模型，衔接宏观现象与微观解释，为核心概念如内能、热运动奠定基础，关联科学思维与探究素养。内容以“分子存在—运动—相互作用”为知识主线，通过扩散、压缩等实验现象揭示分子动理论三大观点，进而引出内能及其改变方式，体现从现象到本质的认知逻辑。重点在于分子热运动与温度关系、内能变化的两种途径；难点在于微观概念的抽象性及内能与热量的区别。教学宜采用类比、模拟和实验探究法，如用墨水扩散类比分子运动，通过活塞压缩引燃硝化棉演示做功改变内能，帮助学生构建微观图景。学习活动中应强化观察、推理与讨论，目标定位在理解物质微观模型及内能变化机制，通过问题驱动和实验验证实现概念转化，达成对热现象本质的初步认识。 学情分析 学生此前已接触过一些基本物理概念，但对物质微观结构知识涉及较少。此阶段学生逻辑思维能力增强，对抽象知识有一定理解能力，但微观世界概念仍较难把握。教材重难点在于理解物质由分子组成、分子的热运动及分子间作用力，还有内能概念与改变方式。要求学生能从微观角度分析物质特性，通过实验理解分子动理论，掌握内能改变方式，学会将微观知识与宏观现象相联系。 教学重点 分子动力学理论知识；内能的概念和改变物体内能的方式。 教学难点 宏观的物理现象揭示了物质的微观结构；理解内能的概念；知道内能、温度与热量三者之间的关系。 教学准备 烧杯（瓶）、冷水、热水、二氧化氮气体、玻璃片、注射器、细铁丝、空气压缩引火器、硝化棉、酒精、橡胶塞、打气筒等。 教学过程 导入新课 看一看 想一想 汽车在急刹车过程中车胎与地面发生剧烈摩擦，动能减少，车胎表面温度急剧升高，甚至会出现冒烟的现象（图10.2-1）。物体摩擦生热是常见的现象，在摩擦生热的过程中，物体的内部会发生什么变化？？ 本节课将学习与内能有关的内容。 学习新课 一、物质结构的微观模型 1.常见的物质是由大量的分子构成的 （1）科学研究发现：物质都是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。 分子、原子的体积非常小，用肉眼直接看不到，用电子隧道扫描显微镜可帮助我们观察到分子、原子。 （2）分子间有空隙. 将机油装入一个筒壁很厚、相当坚固的钢筒中，然后加上2万个标准大气压的高压，结果发现钢筒“出汗”了，也就是说机油从钢筒里渗透出来了。这充分说明钢筒的固体分子之间也存在空隙。 2.分子都处在永不停的无规则运动 【做一做】将一个空玻璃瓶子倒扣在一个装着棕色二氧化氮气体的瓶子上面，中间用玻璃板隔开。已知二氧化氮的密度大于空气的密度，当撤去玻璃板后，猜一猜你会看到什么现象？该现象说明什么？ 【分析归纳】上方的空气瓶慢慢地由无色到有色。实验表明下方的二氧化氮分子运动到空气瓶中. 4. 扩散 不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫扩散. 【列举事例】生活中气体扩散的现象：香水的味道；桂花飘香；炒菜的味道…… （2）液体的扩散 历史实验：在量筒里装一半清水，用细管在水的下面注入紫色的硫酸铜水溶液。 开始时，由于硫酸铜溶液比水的密度大，会沉在量筒的下部，因此可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间明显的界面。静放几天，界面就逐渐变得模糊不清了。 【分析归纳】该现象表明清水与紫色的硫酸铜的分子彼此进入对方中，说明液体可以发生扩散. （3）固体的扩散 历史实验： 把铅板和金板紧压在一起，在室温下放置5年。发现铅板里会渗入一些金，金板里面会渗入一些铅，互相渗入1mm。 【分析归纳】该现象表明固体可以发生扩散. （4）总结： ①一切气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。 ②一般情况下，固体扩散最慢，液体次之，气体最快。 ③扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停的无规则运动，分子间存在间隙。 5. 分子热运动 【做一做】在两个烧杯内盛有质量相等的热水、冷水，用滴管注入两滴红墨水，观察现象。 【分析归纳】一段时间后，热水先变红.实验表明：温度越高，扩散越快，分子运动越剧烈。 分子热运动：由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动. 6.分子间的作用力 （1）分子间存在引力 【做一做】如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，他们会粘在一起吗？你看到了什么现象？这一现象能否证明分子之间存在吸引力？ 【分析归纳】实验现象：两块铅会结合起来，在下面吊一个重物都不能把它们拉开.实验表明：分子之间存在引力. （2） 分子间存在斥力 【做一做】找一个注射器，桶内加入一些水（或用空气），用手指封住口，另一支手用力压缩活塞时，体验所用力的大小。 【分析归纳】实验现象：会发现用力压缩时，活塞内的水会产生“抵抗”。实验结论：当分子间距离变小时，分子间相互排斥，存在斥力。 归纳 分子间同时存在引力与斥力 课堂练习一 1. 端午节民间有戴香包的习俗，香包内有艾草，远远地就能闻到艾香，这是因为（ ） A. 分子在不停地运动 B. 分子间有空隙 C. 分子间有引力 D. 分子间有斥力 【答案】A。 【解析】分子在永不停息地做无规则运动，远远地就能闻到艾香，是因为艾分子在永不停地做无规则运动，艾香分子扩散到空气中。故A符合题意，BCD不符合题意。 所以选A. 2. 关于如图所示的四个演示实验现象，下列说法中不正确的是（ ） A．甲：墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 B．乙：悬挂很重的重物后两个铅块仍没有被拉开，是由于大气压作用的结果 C．丙：用力推入活塞，活塞内的水很难被压缩，说明分子间存在相互作用的斥力 D．丁：水与酒精混合时，总体积比预计的要小，说明分子之间有空隙 【答案】B. 【解析】A．墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈，故A正确； B．两个铅块没有被重物拉开，说明分子间存在引力，故B错误； C．用力推入活塞，活塞内的水很难被压缩，说明分子间存在斥力，故C正确； D．水与酒精混合时，总体积比预计的要小，说明分子之间有空隙，故D正确。 所以选B。 3. 如图所示，“天宫课堂”上王亚平老师将两块透明板上的水球接触后粘在一起，慢慢拉开板后形成一个长长的“液桥”，该现象主要说明了（　　） A．水分子间有空隙 B．水分子间存在吸引力 C．水分子间存在排斥力 D．水分子处在永不停息的无规则运动中 【答案】B. 【解析】AB．“液桥”现象说明分子间存在引力，水球接触后粘在一起，由于分子之间存在引力，故可以慢慢拉开板后形成一个长长的“液桥”，故A不符合题意，B符合题意； C．“液桥”现象说明分子间存在引力，而不是斥力，故C不符合题意； D．“液桥”现象不能说明水分子处在永不停息的无规则运动中，故D不符题意。 学习新课 二、固体液体和气体的特征 1.固体分子间的情况 当固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力；当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。固体分子间的距离小，不容易被压缩和拉伸，具有一定的体积和形状。 2.气体分子间的情况 气体分子间距离比较大，分子间没有力的作用，所以气体没有一定的体积和形状。 3.液体分子间的情况 通常液体分子之间的距离比气体的小，比固体的大；液体分子之间的作用力比固体的小，分子没有固定的位置，运动比较自由。这样的结构使得液体较难被压缩，没有确定的形状，具有流动性. 课堂练习二 1. 用素描笔在纸上画一条线，再用放大镜仔细观察，发现这条线是“断裂”的；将100mL的酒精和100mL的水混合后，发现总体积小于200mL. 基于上述现象所设想的物质微观结构模型较为合理的是（ ） A. 物质是由微粒组成的，微粒之间有空隙 B. 固体是由微粒组成的，液体是连成一片的 C. 液体是由微粒组成的，固体是连成一片的 D. 物质是由微粒组成的，各个微粒在一起，形成我们看到的连续体 【答案】A。 【解析】用放大镜或低倍显微镜对笔迹仔细观察，可以看到笔画是由许多黑色的小颗粒组成的，说明物质由微小的颗粒组成，发现这条线是“断裂”，说明微粒之间存在间隙；将100mL的水和100mL的酒精充分混合，混合后水与酒精的总体积将小200mL，正是由于酒精分子和水分子之间有间隙，才会导致混合合总体积变小，故A正确，BCD错误. 2．（多选题）下列描述错误的是（　 　） A．甲图中电子显微镜下的金分子处于静止状态 B．乙图中实验现象说明分子在不停地做无规则运动 C．丙图实验表明分子间有引力 D．丁图从左至右依次是描述液体、固体、气体分子的排布规律 【答案】AD. 【解析】A．一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，所以电子显微镜下的金分子处于运动状态，故A错误，符合题意； B．实验中观察到的现象是：比空气密度大的二氧化氮进到了上面的瓶子，虽然二氧化氮的密度大于空气密度，但是它也会运动到上面的瓶子内，属于扩散现象，说明气体分子在不停地做无规则运动，故B正确，不符合题意； C．两个铅柱压紧后可以吊起钩码，说明分子间存在相互作用的引力，故C正确，不符合题意； D．固体有一定的形状和体积，固体分子间的作用力较强，分子排列有规则；液体有一定的体积，液体分子间作用力较弱，分子排列无规则；气体既没一定形状也没一定体积，气体分子间作用力最弱，分子可以到处运动. 所以丁图从左至右依次是描述固体、液体、气体分子的排布规律，故D错误，符合题意。 所以选AD. 3. 如图是在电子显微镜下猴痘病毒的照片。该病毒直径在200nm左右，可通过飞沫传播。下列说法正确的是（　　） A．病毒是分子，可以用肉眼直接看到 B．猴痘病毒随飞沫传播属于分子运动 C．构成飞沫的分子间既有引力又有斥力 D．健康人佩戴口罩可预防感染，是因为口罩材料的分子之间没有空隙 【答案】C. 【解析】A．病毒不是分子，肉眼看不到，只有借助电子显微镜才能看到，故A错误； B．飞沫不是分子，传播是机械运动，不是分子运动，故B错误； C．分子之间存在相互作用的引力和斥力，构成飞沫的分子间既有引力又有斥力，故C正确； D．分子之间存在间隙，口罩材料的分子之间也有空隙，故D错误。 所以选C. 学习新课 三、物体的内能及其变化 1. 内能和热量 （1）分子动能 运动的物体（如篮球、车辆等）具有动能；物体内的分子在做热运动，是否也具有能量？ 运动的分子也具有动能，叫作分子动能。 （2）分子势能 一根被压缩的弹簧各部分互相排斥，被拉伸的弹簧各部分互相吸引，具有弹性势能。分子间既相互吸引又相互排斥，是否也具有能量？ 分子间也具有势能，叫作分子势能。 （3）内能 A.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。 B.内能的单位是焦（J）。 C.一切物体，不论温度高低，都具有内能。 炙热的铁水具有内能；冰冷的冰块，温度虽然低，其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。 （4）影响内能大小的因素 A.内能大小与温度的关系 对一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越剧烈，内能越大。反之，温度越低， 内能越小. B.内能大小与质量的关系 温度相同、质量不同的水，质量越大，水分子数目越多（多/少），所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。所以在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。 C.内能大小与状态（体积）的关系 0℃的冰熔化成0℃的水时，要吸收热量，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，所以水的内能变大。可见物体的内能跟物体的状态（体积）有关. （5）热量 A.在热传递过程中，传递能量的多少叫热量，单位是焦。 B.发生热传递的一些实例： 用火烧水做饭；冬天对手呵气感到暖和；棉被太阳晒得暖呼等. 2. 热传递改变物体的内能 （1）发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；高温物体放出热量，内能减少。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。 （2）热传递的过程：实质是内能转移的过程。内能从高温物体向低温物体转移。 可见热传递可以改变物体的内能。 3. 做功改变物体的内能 （1）实例分析：人从滑梯下滑时的情景。 【分析】人从滑梯下滑时屁股有点发烫，说明摩擦可以产生热，这部分内能是哪里来的呢？很明显这部分内能并不是热传递得到的。原来，人下滑时要克服摩擦力做功，把一部分机械能转化为了内能。 可见，做功也可以改变物体的内能。 （2）演示实验 ①如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象。 【分析】棉花会燃烧起来，是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点。可见对物体做功，可以增大物体的内能。 ②如图所示，烧瓶（或可乐瓶）内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。在上述实验中，通过什么途径改变了玻璃筒和烧瓶内空气的内能？ 【分析】图中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，温度降低，内能减小。可见，物体对外做功，内能减小. 结论：外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少。 （3）生活及自然界中利用做功改变内能的现象 ①冬天人们搓手感到暖和；②从滑梯下滑时屁股有点发烫；③汽车急刹车时，轮胎克服地面间的摩擦做功，内能增加，温度升高，轮胎表面被烧焦；④流星穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度太高，达到流星燃点，流星燃烧。 课堂练习三 1. 在下图中，属于热传递改变内能的是（　　） A B C D A． 两手相互摩擦能发热 B． 用火给水壶里的水加热 C． 锯木头锯子发烫 D． 压缩空气引火 【答案】B。 【解析】ACD. 两手相互摩擦能发热，木头锯子发烫，压缩空气引火，这些是做功改变物体的内能，故ACD不符合题意； B. 用火给水加热，是热传递改变物体的内能，故B符合题意。所以选B. 2. 关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．物体温度升高，一定是吸收了热量 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．0℃的冰块，内能一定不为零 D．温度高的物体含有的热量多 【答案】C。 【解析】A．物体温度升高，内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故A错误. B．物体吸收热量，温度不一定升高；例如，晶体熔化过程和液体沸腾过程，物质不断吸收热量，但是温度不变，故B错误. C．一切物体都具有内能，0℃的冰块，内能一定不为零，故C正确. D．由于热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故D错误. 所以选C。　 3. 如图1所示，在气缸A中密封有压缩空气，B是一个被销钉K锁住的活塞，C是一支温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向_____（填“左”或“右”）运动，气缸A内气体对外做功，温度计的示数________。 【答案】右，减小. 【解析】由题意可知，若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向右运动，气缸A内气体对外做功，内能减小，温度减小，温度计的示数减小。 图1 图2 4. 如图2所示，试管内装有水，用塞子塞紧试管口，用酒精灯加热试管底部，一段时间后，塞子从试管口被管内气体推出，试管口附近伴随有白雾出现，这是因为试管内的气体对塞子______时，将管内气体的______能转化为塞子的机械能，导致气体温度降低所致。 【答案】做功，内。 【解析】当塞子从试管口被管内气体推出时，试管口附近伴随有白雾出现，因为试管内的气体对塞子做功，管内气体的内能转化为塞子的机械能，导致气体内能减少，温度降低，发生液化形成小水珠，试管口出现“白雾”。 板 书 设 计 第二节 内能 1.物质结构的微观模型 · 组成：物质由大量分子/原子组成，分子直径约10⁻¹⁰m · 分子运动：永不停息的无规则运动（热运动），温度越高运动越剧烈 · 分子间作用力：同时存在引力和斥力 物态特征 · 固体：分子排列紧密，有固定形状和体积 · 液体：分子可有限移动，有固定体积无固定形状 · 气体：分子间距大，无固定形状和体积 2.内能与改变方式 · 内能组成：分子动能+分子势能 · 改变方式： 2. 热传递（吸热内能↑/放热内能↓） 2. 做功（外界做功内能↑/对外做功内能↓） 3.热量：（Q），单位焦耳（J） 课 堂 小 结 课 后 作 业 1.习题作业：完成课本P13页“自我检测”1--4小题； 教 学 反 思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $