13.3 内能 教学设计 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦“内能”核心知识点，涵盖内能概念、影响因素（温度、质量、状态）、改变方式（热传递和做功）及温度、内能、热量的区别。通过暖水瓶瓶塞弹起等生活现象与实验导入，以问题引导学生思考能量来源，自然衔接内能概念，搭建新旧知识桥梁。 这份资料以核心素养为统领，物理观念上用足球动能类比分子动能、弹簧势能类比分子势能，帮助学生理解内能本质；科学探究中设计压缩空气引燃硝化棉、瓶塞跳起实验，让学生经历从现象推断能量转化的过程；科学思维上通过对比表格清晰区分温度、内能、热量。实验与类比结合的教学方法，既助学生建立能量观念、提升探究能力，又为教师提供可操作的教学路径，有效突破重难点。

13.3 内能 课型：新授课 课时：1课时（45分钟） 学科：物理 年级：九年级 教材版本：人教版九年级全一册 一、核心素养目标 1. 物理观念：了解内能的概念，知道内能与物体温度、质量、状态的关系；了解热传递可以改变内能；知道做功也可以改变内能，理解热传递和做功在改变物体内能上的等效性。 2. 科学思维：通过比较温度、内能、热量的区别与联系，建立清晰的能量观念；能运用能量守恒的观点分析物体内能的改变。 3. 科学探究：通过观察压缩空气引燃硝化棉、瓶塞跳起等实验，经历从实验现象推断能量转化的探究过程。 4. 科学态度与责任：感受生活中的热现象（晒太阳、搓手取暖、电热毯等），体会物理与生活的密切联系。 二、教学重难点 教学重点：内能的概念；热传递和做功可以改变物体的内能。 教学难点：①内能是宏观物体的能量，不是个别分子的能量；②内能与温度、质量、状态都有关；③热传递和做功在改变内能上的等效性理解；④温度、内能、热量的区别。 难点突破策略：①通过类比（足球动能→分子动能，弹簧势能→分子势能）帮助理解内能的本质；②用对比表格区分温度、内能、热量；③通过两个实验（压缩空气、瓶塞跳起）分别体会外界对物体做功和物体对外做功的不同效果。 三、教学方法与手段 教法：情境导入法、实验演示法、讲授法、讨论法 学法：类比推理、观察思考、合作讨论 教具：PPT课件、压缩空气引燃装置、瓶塞跳起实验装置、硝化棉、热水与冷水、温度计 四、教学过程 （一）情境导入【3-5分钟】 导入方式：生活现象+瓶塞弹起实验引入 装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来 问题引导： ①装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞的能量来自哪里？ ②在热现象中，对一个物体加热或者做功，这个物体的能量会不会发生改变？如果有能量改变，这种能量以什么形式存在？ 学生可能的回答：热量的作用；水蒸气把瓶塞顶起来，说明水蒸气有能量…… 教师引导：今天我们要学习的内能概念，就能解释这些问题。 设计意图：从学生熟悉的生活现象入手，激发探究欲望，自然引入内能的概念。 （二）新知探究【20-25分钟】 知识点一：内能 1. 分子具有动能也具有势能 类比引入： · 运动的足球具有动能 → 运动的分子也具有动能 · 弹簧形变时具有势能 → 相互排斥或吸引的分子之间也具有势能（分子势能） 运动的足球具有动能（类比分子动能） 运动的分子具有动能 分子势能示意图（弹簧形变类比） 要点：构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，热运动的速度越大，它们的动能也就越大。同时分子之间存在相互作用力，因此也具有分子势能。 2. 内能的定义 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。 内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。 ⚠️ 易错提醒：内能是物体的内能，不是分子的内能，更不能说是个别分子或少数分子的内能。单纯考虑一个分子的分子动能和分子势能是没有意义的。 3. 一切物体在任何情况下都具有内能 推理：由于一切物体都是由分子构成的，分子在永不停息地做无规则的运动，所以一切物体在任何情况下都具有内能。 追问：0℃的冰块有内能吗？ 回答：有。因为冰块中的分子仍在做热运动，具有分子动能和分子势能，所以冰块有内能。 补充说明：当物体达到绝对零度（-273.15℃）时，分子停止热运动，物体的内能才为零。但绝对零度是理想状态，物体不可能达到。 一切物体都具有内能 4. 影响内能大小的因素 （1）内能与温度的关系：物体的温度越高，内能越大；温度越低，内能越小。 原因：温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大，物体内能越大。 温度越高分子运动越剧烈，内能越大 （2）内能与质量的关系：在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。 原因：温度相同、质量不同的水，质量越大，水分子数目越多，所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。 质量不同的水，质量越大内能越大 （3）内能与状态（体积）有关：物体的内能跟物体的温度、质量、状态等都有关。 实例：晶体熔化时要吸收热量，尽管温度不变，但分子间作用力会变化，分子势能会变大，所以物体的内能变大。 思考：质量相等0℃的水的内能比0℃的冰的内能要大还是小？为什么？ 回答：大。因为冰熔化成水时要吸收热量，分子势能变大，内能增加。 晶体熔化过程内能变化（温度不变但内能增加） 知识点二：热传递与内能的改变 1. 热传递：热量从高温物体传递给低温物体的过程。此过程中低温物体温度升高，高温物体温度降低。 2. 热传递的条件：物体之间存在温度差。 3. 热传递的方向：能量从高温物体传向低温物体，或从同一物体的高温部分传向低温部分。 4. 热传递的实质：能量的转移（能量的形式并没有发生改变）。 5. 热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。符号：Q，单位：焦耳（J）。 ⚠️ 易错提醒：热量是一个过程量，不是状态量。不能说物体具有或含有热量，只能表述为吸收热量或放出热量。 演示实验：烧热的工件放入冷水中 烧热的工件放入冷水中 现象：工件会凉下来，而冷水会变热。 分析： · 工件（高温物体）：放出热量，内能减少。 · 冷水（低温物体）：吸收热量，内能增加。 结论：热传递可以改变物体的内能。 思考：在热传递过程中，物体吸收热量或放出热量后，内能会发生改变，但物体的温度一定会发生变化吗？ 回答：不一定。比如晶体在熔化时吸收热量，凝固时放出热量，虽然内能发生改变（分子势能改变），但温度保持不变。 晶体熔化时吸收热量但温度不变 生活中的热传递实例： 生活中的热传递（晒太阳、电热毯、烤肉、火锅、烧水、冰敷降温） 知识点三：做功与内能的改变 问题引导：除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能？ 搓手取暖（做功改变内能） 下滑时感觉发热（克服摩擦做功） 生活实例分析： · 甲：冬天人们经常搓手——克服摩擦做功，机械能转化为内能，双手内能增加，温度升高。 · 乙：下滑时感觉发热——克服摩擦力做功，机械能转化为内能，滑梯内能增加，温度升高。 实验1：压缩空气引燃硝化棉 硝化棉燃烧 实验操作：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。 实验现象：硝化棉会燃烧。 原理分析：外界对气体做功，气体的内能增加，温度升高，达到硝化棉的燃点，硝化棉燃烧。 结论：外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高。 实验2：瓶塞跳起（物体对外做功） 瓶塞跳起实验装置 实验操作：在烧瓶内盛少量水，并盖紧瓶塞。向瓶内打气，当瓶塞跳起时，观察瓶内的变化。 实验现象：塞子跳起，瓶口出现白雾。 原理分析：瓶内气体膨胀对外做功，气体内能减小，温度降低，瓶内水蒸气液化成小水滴，形成白雾。 结论：物体对外做功，物体的内能减小，温度降低。 瓶内水蒸气推动瓶塞做功，内能转化为机械能 释疑：现在能解释，推动瓶塞的能量来自哪里？是什么能量转化成瓶塞的机械能吗？ 回答：推动瓶塞的能量来自瓶内水蒸气的内能。瓶内水蒸气膨胀对外做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，瓶塞跳起。 温度、热量、内能的区别与联系 对比表格： 温度 内能 热量 定义 物体冷热程度；分子热运动剧烈程度的标志 物体内部所有分子动能和分子势能的总和 热传递过程中传递能量的多少 性质 状态量 状态量 过程量 表述 高/低、升高/降低 具有、增加/减少 吸收/放出（不能说具有、含有） 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 关系 物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高（如晶体熔化）；温度高不代表内能大 重要结论： · 发生热传递时，高温物体内能减少，低温物体内能增加。 · 温度高，不代表内能大（还与质量、状态有关）。 · 物体内能增加，温度不一定升高（如晶体熔化过程）。 · 物体内能增加，不一定吸收了热量，还可能是做功。 （三）例题精讲【5-8分钟】 例1（课件原题）：关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A. 温度为0℃的物体没有内能 B. 物体内能增加，一定是通过外界对物体做了功 C. 正在沸腾的水吸收热量，温度不变，内能不变 D. 在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少 思路分析： A错：一切物体在任何情况下都具有内能，0℃的物体也有内能。 B错：物体内能增加的途径有两条——热传递和做功，不一定是外界对物体做功。 C错：正在沸腾的水虽然温度不变，但要吸收热量，分子势能增加，内能增加。 D正确：在相同物态下，同一物体温度降低，分子热运动变慢，内能减少。 答案：D 例2（课件原题）：关于55℃恒温水杯，下列说法错误的是（ ） A. 在快速降温过程中，传热材料吸热内能减少 B. 在快速降温过程中，水放热内能减少 C. 在温度保持不变时间内，传热材料放热内能增加 D. 在温度保持不变时间内，水吸热内能增加 思路分析：快速降温时，传热材料吸收水的热量，内能增加（A错）；水放出热量，内能减少（B正确）。温度保持不变时，传热材料缓慢释放热量，内能减少（C错）；水吸收热量，内能增加（D正确）。 答案：AC 例3（课件原题）：关于实验或事例的说法正确的是（ ） A. 甲图（小孩滑滑梯）：使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的 B. 乙图（搓手）：人搓手发热说明物体对外界做功，内能增大 C. 丙图（钻木取火）：钻木取火过程是通过做功将机械能转化为内能 D. 丁图（瓶塞跳起）：水蒸气将塞子冲出的过程中，水蒸气通过做功的方式使自己内能增大 思路分析： A错：小孩滑滑梯时臀部发热，是克服摩擦做功，属于做功改变内能，不是热传递。 B错：人搓手发热是克服摩擦做功，是外界对物体（手）做功，不是物体对外界做功。 C正确：钻木取火是通过克服摩擦做功，将机械能转化为内能。 D错：水蒸气将塞子冲出，是水蒸气对外做功，内能减小，不是增大。 答案：C （四）课堂练习【5-8分钟】 1. 下列关于内能的说法正确的是（ ） A. 高温物体比低温物体内能大 B. 同一物体温度降低内能减少 C. 只有气体有内能 D. 0℃的物体没有内能 答案：B 解析：A错（内能还与质量、状态有关）；C错（一切物体都有内能）；D错（一切物体都有内能）。 2. 下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是（ ） A. 晒太阳取暖 B. 钻木取火 C. 用热水袋暖手 D. 向手呵气取暖 答案：B 解析：ACD都是通过热传递改变内能；B是通过克服摩擦做功改变内能。 （五）课堂小结【2-3分钟】 知识框架： 1. 内能：构成物体的所有分子的动能与分子势能的总和，单位焦耳（J）。 2. 一切物体在任何情况下都具有内能。 3. 内能大小与温度、质量、状态有关。 4. 改变内能的两种方式：热传递（能量转移）和做功（能量转化），两者在改变内能上等效。 5. 温度、内能、热量的区别：温度是状态量，内能是状态量，热量是过程量。 （六）布置作业 必做题： 1. 完成课本相关练习题。 2. 解释：为什么用打气筒给自行车打气时，打气筒外壁会发热？用内能知识解释。 选做题： 1. 用内能知识解释：为什么压缩机压缩制冷机内的制冷剂时，制冷剂温度会升高？ 五、板书设计 左侧：知识要点（内能定义→影响因素→热传递→做功→温度/内能/热量对比） 中间：实验示意图（压缩空气引燃、瓶塞跳起） 右侧：学生活动区（类比推理、生活实例分析） 六、教学反思 预设困难及应对： 1. 学生易混淆内能与热量——通过对比表格和生活中的打气筒发热实例强化区分。 2. 外界对物体做功 vs 物体对外做功的效果不同——通过两个对比实验（压缩空气升温、瓶塞跳起降温）帮助学生区分。 3. 晶体熔化时温度不变但内能增加——这是难点，需强调分子势能在状态变化时的改变。 学科网（北京）股份有限公司 $