10.2内能（教案）-2025-2026学年物理北师大版（2024）九年级全一册

第二节　内能 一、教学基本信息 项目 内容 课题 10.2 内能 教材版本 人教版八年级下册 课时 1 课时（45 分钟） 学情分析 学生已掌握机械能（动能、势能）的概念及转化规律，了解分子动理论的基本观点（分子在永不停息地做无规则运动、分子间存在相互作用力），具备初步的实验观察和控制变量法应用能力，但对 “微观分子能量” 与 “宏观物体内能” 的关联理解存在困难 教学目标 1. 知识与技能：理解内能的定义，知道内能与温度、质量、状态的关系；掌握改变内能的两种方式（做功、热传递）；能区分内能与机械能。2. 过程与方法：通过实验探究 “做功改变内能”“热传递改变内能”，培养观察能力、分析归纳能力；运用对比法区分内能与机械能。3. 情感态度与价值观：感受内能在生活中的应用（如取暖、做饭），激发对能源利用的探究兴趣；培养节能意识。 教学重难点 重点：内能的定义及影响因素；改变内能的两种方式。难点：内能与机械能的区别；做功改变内能的实质（能量转化）。 教学器材 实验器材：空气压缩引火仪、乙醚棉花、打气筒、烧杯（热水、冷水）、铜棒、墨水、搓手模型；多媒体器材：PPT 课件、分子热运动动画、内能应用视频（如热水袋取暖、柴油机点火）。 二、教学过程设计 （一）情境导入：激发兴趣（5 分钟） 1. 现象展示： 1. 播放视频：冬天搓手取暖、用热水袋暖手、柴油机压缩冲程点火的片段。 1. 提出问题： 1. 搓手时没有加热，为什么会感到暖和？ 2. 热水袋为什么能传递热量？ 2. 柴油机没有火花塞，如何点燃燃料？ 1. 过渡：“这些现象都与一种新的能量形式 —— 内能有关。机械能是物体宏观运动或位置对应的能量，而内能是物体内部微观分子运动对应的能量。本节课我们将探究内能的奥秘。” （二）新知建构：概念与规律（25 分钟） 1. 内能的定义：微观分子的能量总和（8 分钟） · 回顾分子动理论： · 提问：分子在做什么运动？分子间存在什么作用力？ 1. 动画演示：分子无规则运动（热运动）和分子间引力、斥力的作用。 · 内能定义推导： 1. 类比：宏观物体的动能（运动产生）、势能（位置 / 形变产生）→ 微观分子的动能（无规则运动产生）、分子势能（分子间作用力产生）。 1. 定义：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能（用符号 E 内表示）。 · 关键说明： 1. 一切物体在任何温度下都有内能（分子永不停息地运动）； 1. 内能的单位：焦耳（J），与机械能单位相同。 2. 内能的影响因素：实验探究（7 分钟） · 提出问题：内能的大小与哪些因素有关？ · 实验探究 1：内能与温度的关系 1. 操作：在分别装有热水和冷水的烧杯中，滴入等量墨水，观察墨水扩散速度。 1. 现象：热水中墨水扩散更快（分子热运动更剧烈）。 1. 结论：质量、状态相同时，物体温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。 · 实验探究 2：内能与质量的关系 1. 推理：相同温度的一杯水和一桶水，一桶水的分子数量更多，总动能和势能更大。 1. 结论：温度、状态相同时，物体质量越大，内能越大。 · 补充说明：内能还与物体的状态有关（如冰熔化成水时，分子势能变化，内能增大）。 3. 改变内能的两种方式（10 分钟） （1）热传递改变内能 · 实验演示：将铜棒的一端放入热水中，在铜棒的另一端滴一滴墨水，观察墨水移动；用手触摸铜棒另一端，感受温度变化。 · 分析：热水的内能通过铜棒传递给手，手的内能增大，温度升高。 · 定义：温度不同的物体相互接触时，内能从高温物体转移到低温物体的过程，叫做热传递。 · 条件：物体间存在温度差； · 结果：物体温度发生变化（内能改变），最终达到热平衡。 （2）做功改变内能 · 实验演示 1：空气压缩引火仪实验 1. 操作：将乙醚棉花放入引火仪底部，快速压缩活塞，观察棉花燃烧。 · 分析：压缩活塞时，对空气做功，空气内能增大，温度升高，达到乙醚的着火点，棉花燃烧。 · 实验演示 2：打气筒打气后筒壁发热 · 操作：用打气筒快速给气球打气，触摸筒壁，感受温度升高。 1. 分析：压缩气体做功，机械能转化为内能，筒壁内能增大。 · 定义：对物体做功或物体对外做功，会导致物体内能改变，这种方式叫做做功。 · 实质：能量的转化（如机械能→内能、内能→机械能）。 （3）两种方式对比 改变方式 实质 实例 热传递 内能的转移（从高温物体到低温物体） 热水袋暖手、烧水、晒太阳 做功 能量的转化（如机械能↔内能） 搓手取暖、压缩空气点火、气体膨胀对外做功 4. 内能与机械能的区别（5 分钟） · 对比表格： | 对比维度 | 内能 | 机械能 | |----------|------|--------| | 研究对象 | 物体内部的分子（微观） | 整个物体（宏观） | | 能量来源 | 分子热运动、分子间作用力 | 物体的宏观运动、位置、形变 | | 存在条件 | 一切物体在任何温度下都有 | 运动或被举高、发生形变的物体具有 | | 联系 | 可以相互转化（如摩擦生热：机械能→内能；热机做功：内能→机械能） | （三）巩固应用：例题与练习（10 分钟） 1. 概念辨析题： 1. 下列关于内能的说法正确的是（ ） A. 0℃的冰块没有内能 B. 物体的内能增大，温度一定升高 C. 搓手取暖是通过做功改变内能 D. 内能越大的物体，机械能一定越大 · 解析：A 错误（一切物体有内能）；B 错误（晶体熔化时内能增大温度不变）；C 正确；D 错误（内能与机械能无必然联系）；答案：C。 1. 实例分析题： 1. 分析下列现象中改变内能的方式： （1）用炉火炒菜；（2）钻木取火；（3）太阳能热水器升温；（4）打气筒打气后发热。 1. 答案：（1）热传递；（2）做功；（3）热传递；（4）做功。 1. 拓展思考：为什么冬天用手摸铁块比摸木块感觉更凉？（提示：铁的导热性好，热传递更快，手的内能散失更快） （四）课堂小结：梳理知识（3 分钟） 1. 学生自主梳理：用思维导图形式总结 “内能定义→影响因素→改变方式→与机械能的区别”。 1. 教师补充强调： 1. 内能是微观分子的能量总和，与温度、质量、状态相关； 1. 改变内能的两种方式：做功（能量转化）、热传递（能量转移）； 1. 内能与机械能可以相互转化。 （五）布置作业：深化应用（2 分钟） 1. 基础作业：完成教材课后习题 1-4 题； 1. 实践作业： 1. 观察生活中 3 个改变内能的实例，区分改变方式并说明原理（如：用电水壶烧水→热传递；弯折铁丝发烫→做功）； 1. 思考：为什么沿海地区昼夜温差比内陆小？（提示：水的比热容大，内能变化慢）； 1. 预习作业：预习 “比热容”，了解比热容与内能变化的关系。 三、板书设计（简洁明了，突出重点） 10.2 内能 一、定义：物体内部所有分子热运动的动能+分子势能的总和（J） 特点：一切物体在任何温度下都有内能 二、影响因素：温度（↑→内能↑）、质量（↑→内能↑）、状态 三、改变方式： 1. 热传递：内能转移（条件：温度差；实例：暖手宝、晒太阳） 2. 做功：能量转化（实例：搓手取暖、压缩点火） 四、与机械能的区别： 内能→微观分子能量；机械能→宏观物体能量；可相互转化 四、教学反思（课后填写） 1. 成功之处：________________________________________________ 1. 不足之处：________________________________________________ 1. 改进措施：________________________________________________ 第1课时　物质结构的微观模型 教学目标： 物理观念：理解能量的基本概念，能识别生活中常见的能量形式（机械能、内能、电能等），建立 “能量是物体做功本领的体现” 的认知。​ 科学思维：通过分析实例，归纳能量转化的规律，初步形成 “能量可以相互转化且总量守恒” 的思维模型。​ 科学探究与创新意识：通过实验观察和小组讨论，体验能量转化的过程，培养观察分析能力和合作探究精神。​ 科学态度与社会责任：认识能量与人类生活的密切关系，了解节能的重要性，树立可持续发展的意识。​ 二、教学重难点​ 重点：​ 能量的基本概念及常见能量形式的识别。​ 能量之间的相互转化（重点分析机械能与其他形式能量的转化）。​ 能量守恒定律的初步理解（定性层面）。​ 难点：​ 从 “做功” 的角度理解能量的本质（能量是物体做功的本领）。​ 分析复杂场景中能量的转化路径（如汽车行驶过程中的能量转化）。​ 理解 “能量守恒” 中 “总量不变” 的含义，区分 “转化” 与 “转移”。 玻璃杯、香水、玻璃板、集气瓶、二氧化氮气体、滴管、冷水、热水、高锰酸钾溶液、烧杯、铅柱、钩码、注射器、弹簧、乒乓球、多媒体课件等。 情境导入： 神奇的“软蛋” 星期天，小明来到爷爷家过周末，发现爷爷家的食品柜里有一瓶醋泡蛋，蛋壳已经泡没了，只剩一层蛋膜包着鸡蛋，爷爷说这是一种保健食品。调皮的小明趁爷爷不注意，将“软蛋”冲洗干净后放在了清水中，奇怪！“软蛋”竟一点点地长“胖”了(如图)。这其中的奥妙，你能解释吗？ 探究新知： 　　知识点一　常见物质是由大量分子组成的 提出问题：出示玻璃杯，想一想，如果把此杯打碎，碎片是否还是玻璃？如果经过多次分割，颗粒会越来越小，如果不停地分下去，有没有一个限度？(如图) 交流讨论：小组之间交流讨论物质的变化情况以及将物质无限度地分下去时出现的情景。 归纳总结： (1)保持物质原来性质不变的最小微粒叫作分子或原子。 (2)常见的物质是由大量极其微小的粒子——分子、原子组成的。 (3)如果把分子看成小球，分子的直径很小，一般分子的直径大约只有10－10 m。 　　知识点二　分子在永不停息地做无规则运动 活动1 演示实验1：教师打开一瓶香水，让附近的学生闻一下。 提出问题：能不能闻到香味？为什么？ 演示实验2：我们将一个空集气瓶，倒扣在一个装着红棕色二氧化氮气体(密度比空气大)的集气瓶上面(如图)，抽掉盖在二氧化氮瓶上的玻璃板。 观察并思考：上面空瓶出现红棕色现象说明了什么？将空瓶与装着红棕色二氧化氮气体的瓶子颠倒放置，重做这个实验能否得出相同的结论？ 学生回答：上面空瓶出现红棕色，说明二氧化氮气体分子到了上面空瓶中，分子是运动的。这个实验演示的是一种扩散现象，颠倒放置不能得出相同的结论，因为二氧化氮密度大，在重力作用下会向下运动，无法证明分子是运动的。 归纳总结：两种不同的物质可以自发地彼此进入对方，这种现象叫作扩散现象。 交流讨论：在我们日常生活中，扩散现象很常见，小组之间交流讨论一下，举出几个例子。 活动2 提出问题：气体之间可以发生扩散现象，那么液体之间是否可以发生扩散现象呢？ 演示实验：向分别盛有热水、冷水的两个烧杯中，用相同规格的滴管各注入两滴等浓度的高锰酸钾溶液。(如图) 观察并思考：观察到什么现象？说明了什么问题？ 学生回答：说明液体之间也可以发生扩散现象，扩散的快慢与物体的温度有关。 知识拓宽：结合演示实验，阐述教材P9图10.2－3中的现象说明的问题。实验中如果将水注入硫酸铜溶液的下面，是否会影响实验效果？ 活动3 提出问题：固体之间能否发生类似的现象，请同学们交流、讨论并举例说明。 归纳总结： (1)上述现象说明了气体、液体、固体在相互接触后，都能彼此进入对方，这种现象称为扩散现象。 (2)扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散得越快。 (3)扩散现象说明了分子都在永不停息地做无规则运动。 典例剖析：1. ［2024·长沙模拟］关于物质的构成，下列说法正确的是 ( ) A. 分子的直径很小，一般为10^−10 cm B. 可以借助光学显微镜观察到分子 C. 常见物质是由分子、原子构成的 D. PM_2.5 是指能较长时间悬浮在空气中，直径小于或等于 2.5 μm 的尘埃，这些尘埃就是一个个小分子 　　知识点三　分子之间存在着相互作用力 提出问题：固体、液体的分子都在不停地做无规则运动，且分子间又有间隙，但为什么分子不会分散开，反而聚合在一起呢？ 演示实验1：如图甲所示，将两个铅柱的底面削平，将削平的两端相对，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，教师在下面逐个加挂钩码，挂很多个都不能把它们分开。 　　　　　 演示实验2：如图乙所示，拿出准备好的注射器，拧下针头，拉开活塞，用大拇指堵住针头的一端，用力压活塞，有什么感觉？将注射器中的空气换成水，再做一做同样的实验，又有什么感觉？ 学生回答：分子之间存在相互作用的引力和斥力。 演示实验3：让学生取一根弹簧，感受拉和压时作用于手的力。然后教师拿两个乒乓球，中间连接一根弹簧，告诉学生用这个模型(如图)来比拟两个连着的分子，教师操作，让学生来回答。 学生回答：当弹簧拉长，分子间的距离增大，作用力表现为引力；当弹簧压缩，分子间的距离缩小，作用力表现为斥力；当弹簧处于原长时，作用力表现为零，引力＝斥力。 归纳总结： (1)分子之间既有引力又有斥力，两个力是同时存在的，又是同时消失的。 (2)不同情况下分子间作用力的特点：(若d指“分子间的距离”，r指“分子间的平衡距离”) ①当d＜r时，F引＜F斥，斥力起主要作用； ②当d＝r时，F引＝F斥，处于平衡状态； ③当r<d<10r时，F引＞F斥，引力起主要作用； ④当d＞10r时，分子间作用力十分微弱，可以忽略不计。 教师总结：常见的物质是由大量分子组成的，分子都在永不停息地做无规则运动，分子间存在着引力和斥力。这就是物质结构的微观模型，也是分子动理论的基本观点。 2. ［2024·连云港］下列现象中，能说明分子在不停地做无 规则运动的是( ) A. 花香满园 B. 尘土飞扬 C. 雪花飘飘 D. 落叶纷纷 3.（1）用如图甲所示的装置探究分子热运动， 其中一瓶装有密度比空气大的红棕色二氧 化氮气体，另一瓶装有空气。为了有力地 证明分子热运动，装二氧化氮气体的是___（选填“A”或“B ”） 瓶，当抽开中间的玻璃板一段时间后，可以观察到A 瓶中气体的颜色为________（选填“红棕色”或“无色”），这种现象 称为______现象。 （2）如图乙所示，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置， 再注入酒精直至充满，封闭管口，并将玻璃管反复翻转，观 察液面的位置，发现液体总体积变小，说明分子间有______。 （3）分别在冷水和热水中同时注入一滴红墨水，5秒后的现 象如图丙所示，该现象说明______越高，分子运动越______ （选填“剧烈”或“缓慢”）。 　　知识点四　固体、液体和气体的特征 提出问题1：不同物体之间的分子情况不同会导致物体呈现何种状态？又具有哪些特点？ 学生回答：分子情况不同导致物体出现固、液、气态三种状态；固体中，分子靠得近，有固定的形状和体积；液体中，分子离得稍远，没有固定的形状，但有固定的体积；气体中，分子离得更远，没有固定的形状和体积。 提出问题2：结合教材P11的图10.2－7、10.2－8、10.2－9，讨论、交流物质三态的分子模型。用表格的形式比较三种物态分子排列的不同特点。 归纳总结： 物态 微观特性 宏观特性 分子间 距离 分子间 作用力 有无一 定形状 有无一定 体积 固态 较小 很大 有 有 液态 较大 较大 无 有 气态 很大 很弱 无 无 板书设计： 第二节　内能 第1课时　物质结构的微观模型 教学反思： 本节是学生通过宏观物体的有关知识对微观世界的知识进一步探究学习，为后面研究物体内能及其有关知识做好铺垫。但由于分子的运动无法直接观察探究，所以本节课主要采用演示实验为主，计算机模拟为辅的方法组织教学。本节需要考查的知识与技能内容比较抽象，在学习过程中，主要目的是充分调动学生的学习积极性，以学生分析、讨论为主，在教师引导的基础上，以“提出问题——实验探究——分析归纳——得出结论”为主线的思维过程进行教学，利于培养学生逻辑思维能力和归纳总结的能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $