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概念、影响因素、改变方式及温度内能热量关系，通过瓶塞被水蒸气弹出情景导入，从宏观机械能过渡到微观分子能量，形成认知冲突，搭建前后知识脉络的学习支架。 资料特色在于用类比法（分子动能类比物体动能、分子势能类比弹簧势能）培养科学思维，通过压缩气体做功（视频慢放观察硝化棉燃烧）和气体膨胀做功实验强化科学探究，结合生活实例（搓手取暖、热水袋）渗透科学态度与责任。帮助学生理解微观概念，教师教学有清晰结构和易错提示，提升课堂效率。

13.3 内能 教案 课题 学科 年级 教材版本 课型 课时 13.3 内能 物理 九年级全一册 人教版（2024） 新授课 1课时 一、核心素养目标 物理观念：理解内能的概念，知道温度与内能的关系；了解改变物体内能的两种方式——热传递和做功。 科学思维：通过类比法（分子动能与物体动能、分子势能与弹性势能）建立内能概念，培养类比推理能力。 科学探究：通过压缩气体做功和水蒸气膨胀做功两个演示实验，观察并归纳做功改变内能的规律。 科学态度与责任：关注内能在生产生活中的应用，体会物理与生活的联系。 二、教学重点与难点 教学重点 内能概念的建立 改变物体内能的两种方式——热传递和做功 教学难点 用类比法理解分子动能和分子势能 区分温度、内能与热量三个概念及其关系 三、教学方法与教学用具 教学方法：类比教学法、实验演示法、讨论法、讲授法 教学用具：多媒体课件、配有活塞的厚玻璃筒、硝化棉、烧瓶（或可乐瓶）、打气筒 四、教学过程 环节一：创设情境，导入新课（约5分钟） 图13.3-1 瓶塞被水蒸气弹出 【教师活动】（展示瓶塞被水蒸气弹出的情景图）同学们看到这个场景——瓶塞被水蒸气弹起来了，塞子弹出去获得了机械能。那么，是谁给了它能量？ 【教师活动】带着这个问题我们先回顾：已经学过宏观物体的机械运动——举高的重锤能把木桩打入地面、飞行的子弹能穿透木板，这都是宏观物体的机械能在做功。 【教师活动】那么问题来了：静止不动的物体，比如桌子上这杯水，它有能量吗？它的分子可是一直在不停地做无规则运动！今天我们就来学习一种新的能量形式——内能。 【学生活动】观看瓶塞弹出情景，产生认知冲突：塞子的能量从哪里来的？ 【学生活动】回顾机械能的概念。 【学生活动】产生疑问：微观分子是否也具有能量？带着问题进入新课学习。 【过渡语】宏观物体有机械能，那微观分子呢？我们顺着这个思路，先来看分子具有哪些能量。 【知识点】瓶内水蒸气膨胀对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能 📕 思维起点：宏观物体有机械能→微观分子是否也有能量？这是本节课的核心思维线索。 环节二：内能的概念（约8分钟） 【教师活动】请大家回顾：构成物质的分子在不停地做什么运动？对，无规则的热运动。运动的分子具有什么？动能！这就是分子动能。温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大。 【教师活动】再想想：分子之间存在着什么力？既有引力又有斥力。就像被压缩或拉伸的弹簧具有弹性势能一样，分子间因为相互作用力也具有势能，我们叫它分子势能。 【教师活动】好，现在我们把两者合起来——构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，就叫做物体的内能。单位也是焦耳（J）。 【教师活动】记住：一切物体，不论温度高低，都具有内能！炽热的铁水有内能，零下几十度的冰块也有内能——因为冰块里的水分子仍然在振动！ 【学生活动】回顾分子热运动知识，理解分子动能的概念及与温度的关系。 【学生活动】通过弹簧弹性势能类比，理解分子势能的概念。 【学生活动】在笔记本上记录内能的定义。 【学生活动】牢记：一切物体都具有内能。 【过渡语】一切物体都有内能，那内能的大小跟哪些因素有关呢？ 【知识点】分子动能：分子做无规则运动而具有的能，温度越高分子动能越大 【知识点】分子势能：分子间因相互作用力而具有的势能 【知识点】内能定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 【知识点】一切物体，不论温度高低，都具有内能 ⚠ 易错警示：不能说'温度高的物体内能一定大'！内能还与质量、物态、物质种类有关。一杯100℃的开水内能远小于一湖20℃的水。 💡 类比记忆：物体动能→分子动能（都因为有运动）、弹簧势能→分子势能（都因为有作用力）——把微观想成'小人国的机械能'。 环节三：影响内能大小的因素（约7分钟） 【教师活动】请看对比图：同等温度下，50g水和100g水哪个内能大？水分子数目不同嘛——质量大的内能大。 【教师活动】同样50g的水，一杯20℃一杯80℃——温度高的分子运动剧烈，分子动能大，内能大。 【教师活动】再看：50g、20℃的水和50g、0℃的冰，状态不同，冰的内能小于水——因为冰熔化成水要吸热，内能增加。 【教师活动】总结影响内能大小因素：质量、温度、物态、体积、物质种类。判断方法：比较内能时，先看质量，再看温度和状态。 【教师活动】特别强调：内能和机械能是两种不同的能！一个静止的铁块，机械能为零但内能巨大。反过来，内能大的物体机械能不一定大。它们可以相互转化。 【学生活动】通过实例对比，逐步归纳出影响内能大小的五个因素。 【学生活动】在笔记上绘制内能与机械能的对比表格。 【学生活动】理解：内能永远存在，机械能不一定存在。 【过渡语】说完了内能是什么、跟什么有关，我们来看最关键的问题：怎么改变物体的内能？ 【知识点】影响内能的因素：质量、温度、物态、体积、物质种类 【知识点】同一物质：温度越高内能越大，质量越大内能越大 【知识点】内能与机械能的区别：内能永远存在，机械能不一定；两者可以相互转化 📕 对比记忆：内能=所有分子动能+势能（微观总和）| 机械能=物体动能+势能（宏观整体）。机械能为零≠内能为零。 环节四：热传递改变内能（约8分钟） 图13.3-2 饮料加冰块——热传递 图13.3-3 冬天用热水袋取暖 图13.3-4 发烧用冷毛巾敷头 【教师活动】饮料里加冰块，冰会融化，饮料变凉。这说明什么？内能从温度高的饮料传到了温度低的冰块！这个过程叫做热传递。 【教师活动】再看两个生活例子：冬天用热水袋取暖——热量从热水袋传到人体；发烧用冷毛巾敷头——热量从人体传到毛巾。 【教师活动】热传递发生的条件是什么？要有温度差。方向呢？从高温物体到低温物体。结果呢？直到温度相同为止。 【教师活动】热传递的实质是内能的转移，不是温度转移！高温物体内能减少，低温物体内能增加。 【教师活动】在这个过程中，传递的那部分内能我们给它一个专用名字——热量（Q），单位也是焦耳。注意：热量是过程量，不能说'物体含有多少热量'！只能说'吸收了多少热量'或'放出了多少热量'。 【学生活动】通过生活实例理解热传递的概念和方向。 【学生活动】记录：热传递条件——温度差；方向——高温→低温；结果——温度相等。 【学生活动】重点辨析：热量是过程量，不是状态量。 【过渡语】热传递是改变内能的一种方式——通过传递热量。那还有别的方式吗？ 【知识点】热传递：温度不同的物体互相接触时，低温物体温度升高、高温物体温度降低的过程 【知识点】条件：存在温度差；方向：高温→低温；结果：温度相同 【知识点】热量（Q）：在热传递过程中传递的那部分内能，单位焦耳 【知识点】热量是过程量，不能说'含有多少热量' ⚠ 易错警示：'物体的热量'是错误说法！内能是'有'的，温度是'是多少'的，热量是'传递'的——三句话务必区分。 💡 生活比喻：热量就像'快递'——高温物体给低温物体寄了一份内能快递，这份快递就叫'热量'。 环节五：做功改变内能（约10分钟） 图13.3-5 压缩气体做功实验——硝化棉燃烧 图13.3-6 气体膨胀对外做功实验——瓶内出现白雾 【教师活动】除了热传递，还有别的方式能改变内能吗？搓手取暖——这是摩擦做功！ 【教师活动】我们来看两个经典演示实验： 【教师活动】【实验一：压缩气体做功】在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速把活塞压下去——棉花燃烧了！为什么？活塞压缩筒内空气做功，空气内能增大，温度升高，达到了硝化棉的燃点。结论：外界对物体做功，物体内能增大。 【教师活动】【实验二：气体对外做功】烧瓶内盛少量水，用打气筒给瓶内打气。当瓶塞跳出时，瓶内出现了白雾！这白雾是什么？是水蒸气液化成的小水滴。为什么会出现？因为瓶内气体膨胀对瓶塞做功，自身内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化。结论：物体对外做功，物体内能减小。 【教师活动】两个实验正好相反：压缩→外界做功→内能增大；膨胀→对外做功→内能减小。请对比记忆。 【教师活动】总结：做功和热传递对改变物体内能是等效的。一个物体温度升高、内能变大——可能是吸收了热量（热传递），也可能是外界对它做了功。二者本质不同：热传递是内能的转移，做功是机械能与内能的转化。 【学生活动】观察压缩气体做功实验（演示/视频），记录现象：活塞迅速下压→硝化棉燃烧。 【学生活动】推理：压缩→外界对气体做功→内能增大→温度升高→达到燃点。 【学生活动】观察气体膨胀做功实验：瓶塞跳出→瓶内出现白雾。 【学生活动】推理：膨胀→气体对外做功→内能减小→温度降低→水蒸气液化。 【学生活动】对比两个实验，归纳做功改变内能的两种方向。 【学生活动】理解做功与热传递的等效性，绘制对比图表。 【过渡语】做功和热传递都能改变内能，那温度、内能、热量这三个概念到底什么关系？咱们来理一理。 【知识点】外界对物体做功→物体内能增大（压缩气体、钻木取火） 【知识点】物体对外做功→物体内能减小（气体膨胀、蒸汽推动活塞） 【知识点】做功和热传递对改变物体内能是等效的 【知识点】本质区别：热传递=内能的转移；做功=机械能与内能的转化 🔬 实验安全：压缩气体实验演示时：硝化棉用量要少（一粒米大小），活塞需迅速下压，不能在活塞上方俯视。建议使用防护屏。 📕 等效≠相同：做功和热传递效果等效，但本质不同：热传递是转移内能（能量形式不变），做功是转化能量（机械能↔内能）。 环节六：温度、内能与热量的关系（约5分钟） 【教师活动】这三个概念经常被混淆，我们来逐一厘清： 【教师活动】温度：状态量，反映冷热程度，描述词是'升高''降低'。温度升高→分子动能增大→内能增大。 【教师活动】内能：状态量，是所有分子动能+势能的总和，描述词是'增大''减小'。内能增大可能是因为温度升高，也可能因为相变（如熔化吸热而温度不变），因此内能增大，温度不一定升高！ 【教师活动】热量：过程量！只在热传递中出现，描述词是'吸收''放出'。不能说某物体'含有多少热量'或'热量大'——这是中考常考的坑，务必小心。 【教师活动】三者关系：温度升高→内能一定增大（可能吸热也可能外界做功）；内能增大→温度不一定升高（比如冰熔化） 【学生活动】绘制温度、内能、热量的对比关系图。 【学生活动】重点记忆：温度升高→内能一定增大；内能增大→温度不一定升高（熔化过程）。 【学生活动】辨析：热量是过程量≠内能是状态量。 【过渡语】概念都理清了，来检验一下这节课的成果。 【知识点】温度是状态量（冷热程度），内能是状态量（分子动能+势能总和），热量是过程量（热传递中传递的能量） 【知识点】温度升高→内能一定增大；内能增大→温度不一定升高（相变过程温度可不变） 【知识点】不能说'含有热量'、'热量大' ⭐ 中考陷阱：'温度高的物体热量大'（×）——热量是过程量！应为'温度高的物体内能不一定大'或'温度高的物体可能放出较多热量'。 ⚠ 辨析关键：冰熔化→吸热→内能增大→但温度保持0℃不变。这是内能增大但温度不升高的典型案例！ 环节七：课堂总结与归纳（约3分钟） 【教师活动】回顾本节主线：什么是内能（分子动能+分子势能）→内能与什么有关（质量、温度、物态等）→怎么改变内能（热传递和做功）→三者关系（温度、内能、热量）。 【教师活动】强调核心结论：①一切物体都有内能；②改变内能两种方式——热传递（转移）和做功（转化）；③热量是过程量。 【学生活动】跟随教师梳理知识框架，在学案上完善思维导图。 【学生活动】对照课堂小结自测核心概念掌握情况。 【知识点】内能概念→影响因素→改变方式（热传递/做功）→温度内能热量关系 环节八：课堂练习（10分钟） 练习1 下列事例中，属于用热传递的方法改变内能的是（ ） A. 地球外的石块，坠入地球的大气层，成为流星 B. 凉鸡蛋泡在热水中温度升高 C. 两手相互摩擦，手心发热 D. 锯木头时，锯条变得烫手 【答案】B 【解析】A：石块与大气摩擦，机械能→内能，属于做功。B：热量从热水传到鸡蛋，属于热传递。C：摩擦生热，属于做功。D：锯条摩擦生热，属于做功。 练习2 关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A. 物体的机械能越大，具有的内能就越多 B. 静止的物体没有动能也没有内能 C. 运动的物体有动能但没有内能 D. 火红的铁块具有内能，冰冷的冰块也具有内能，一切物体都具有内能 【答案】D 【解析】机械能与内能是两种不同形式的能量，无必然联系。静止高温铁块内能大但机械能为零。一切物体都具有内能。 练习3 关于温度、热量、内能的关系，下列说法正确的是（ ） A. 温度高的物体一定比温度低的物体内能大 B. 温度高的物体一定比温度低的物体热量大 C. 物体的温度升高，其内能一定增加 D. 物体的温度升高，一定是从外界吸收了热量 【答案】C 【解析】A：内能还与质量、物态有关，错。B：热量是过程量，不能说"热量大"，错。C：温度升高→分子动能增大→内能增大，对。D：也可能因为外界对物体做功，错。 五、板书设计 主板书 13.3 内能 一、内能 定义：所有分子动能 + 分子势能的总和 特点：一切物体都具有内能 二、影响内能的因素 质量 · 温度 · 物态 · 体积 · 物质种类 三、改变内能的两种方式 ①热传递（内能的转移）：高温→低温，条件：温度差 ②做功（机械能↔内能的转化） 外界对物体做功 → 内能增大 物体对外做功 → 内能减小 副板书 1. 热量是过程量，不能说"含有热量" 2. 内能增大≠温度升高（如冰熔化吸热） 3. 温度升高→内能一定增大 4. 热传递条件：温度差 ⚠ 易错辨析： 机械能为零≠内能为零（内能永远存在） "物体的热量"（×）→"吸收/放出的热量"（√） 六、教学反思 本节课以"瓶塞弹出"实验设疑导入，有效激发学生探究内能的兴趣。分子动能、分子势能用类比法（宏观物体动能↔分子动能、弹簧势能↔分子势能）引入，学生接受度较好。 压缩气体做功和气体膨胀做功两个实验是本节亮点。建议压缩气体实验用视频慢放展示硝化棉从压缩到燃烧的过程，便于全班观察；气体膨胀实验需强调"白雾=液化小水滴"而非"水蒸气"。 温度、内能、热量三概念辨析是核心难点，也是中考高频考点。教学中用"状态量vs过程量"框架帮助学生对比记忆，配以对比归纳表。后续练习中要反复强化：热量是过程量、内能增大温度不一定升高（冰熔化）等易错点。 学生常见错误：①"物体含有热量"→热量只在传递中出现；②"温度越高内能一定越大"→还跟质量有关；③"温度升高一定是吸热"→也可能是做功。 课堂练习3道题全部来自课件原题（第31-36页），覆盖热传递vs做功判断、内能概念理解、温度内能热量关系辨析三个维度，与新授课难度匹配。 学科网（北京）股份有限公司 $