12.1 内能 教学设计 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“内能”核心知识，涵盖内能的概念（分子动能与势能总和）、影响因素（温度、质量、状态）及改变方式（做功和热传递）。通过交通工具能量来源情境导入，联系生活实际，利用类比法（分子动能类比物体动能、分子势能类比弹簧势能）搭建微观到宏观的学习支架，衔接分子动理论与机械能知识。 资料特色突出情境教学与实验探究融合，以压缩空气做功实验（硝化棉燃烧）渗透转换法，培养科学探究能力。通过对比辨析内能与机械能，强化科学思维，结合生活实例（搓手取暖、热水袋暖手）落实物理观念。助力学生建立微观能量认知，为教师提供清晰的重难点突破路径和核心素养培养方案。

12.1 内能 沪粤版 物理 九年级 上册 第十二章 内能与热机 一、教学基本信息 课题 12.1 内能 课型 新授课 课时 1课时 教材版本 沪粤版 物理 九年级 上册 教学方法 情境教学法、实验探究法、讨论法、讲授法、类比法、多媒体辅助教学法 教学用具 多媒体课件、压缩空气做功演示器（含硝化棉）、教学图片 二、核心素养目标 物理观念 1. 了解内能的定义，知道内能的单位是焦耳（J），理解内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和。 2. 知道影响内能大小的因素，包括温度、质量和状态，能通过实例说明这些因素对内能的影响。 3. 知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式，理解两种方式在改变内能上的等效性。 科学思维 1. 通过类比法（物体动能类比分子动能、弹簧势能类比分子势能），培养从宏观到微观的推理思维能力。 2. 通过分析内能与机械能的区别，培养对比辨析和概念区分的科学思维方法。 3. 通过分析压缩空气做功实验和热传递现象，培养基于实验事实进行因果推理和归纳总结的能力。 科学探究 1. 经历观察压缩空气做功实验的过程，学会运用转换法（通过硝化棉燃烧推断空气温度升高）进行科学探究。 2. 通过列举生活中做功和热传递改变内能的实例，培养从生活现象中提炼物理规律的能力。 科学态度与责任 1. 通过交通工具能量来源和生活中的内能改变实例，感受物理与日常生活的密切联系，激发学习兴趣。 2. 在实验观察中培养严谨求实的科学态度和安全实验的意识。 3. 通过了解内能知识在热机中的应用，体会物理知识对社会发展的推动作用。 三、教学重难点 教学重点 1. 内能的概念及其物理意义，内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和。 2. 影响内能大小的三个因素：温度、质量和状态。 3. 改变物体内能的两种方式：做功和热传递，理解做功是能量的转化，热传递是内能的转移。 4. 压缩空气做功实验的观察与分析，理解对物体做功，物体内能增加。 教学难点 1. 内能概念的建立，特别是从微观角度理解内能是分子动能和分子势能的总和。 2. 内能与机械能的区别，理解内能是不同于机械能的另一种形式的能。 3. 理解做功和热传递在改变内能上的等效性，以及两者本质区别（能量转化与能量转移）。 4. 理解状态对物体内能的影响（如0℃的冰与水内能不同）。 四、教学过程 教学时间分配 教学时间分配表 教学环节 教学内容 时间 （一）情境导入 以交通工具能量来源引入内能概念 3分钟 （二）新知探究 探究一：物体的内能（分子动能、分子势能、内能定义、单位、内能与机械能区别、一切物体都有内能、影响内能的三因素） 18分钟 探究二：改变物体内能的方式（做功、压缩空气做功实验、热传递三种方式、总结对比） 14分钟 （三）课堂练习 PPT原题4道，巩固内能概念与改变内能方式知识 8分钟 （四）课堂小结 师生共同总结本课核心知识框架 2分钟 （一）情境导入（3分钟） 【教师活动】同学们，请大家看大屏幕上的这些图片，有汽车、火车、飞机、轮船等交通工具。现代生活已经离不开这些交通工具，它们使我们能够快速到达世界各地。那么，大家有没有想过这样一个问题：这些交通工具的能量是从哪里来的呢？ 图1 交通工具的能量来源于燃料燃烧释放的内能 【学生活动】观察图片，思考问题。结合生活经验，有的同学会说：汽车烧汽油，飞机烧航空煤油，火车有的烧柴油，有的用电。这些交通工具的能量来自于燃料燃烧。 【教师活动】同学们回答得很好！这些交通工具的能量确实来自于燃料在燃烧时释放出来的能量。那么，燃料燃烧时释放的到底是什么能量呢？在物理学中，我们把这种能量叫做——内能。 【教师活动】内能不仅存在于燃烧的燃料中，其实一切物体内部都具有内能。内能是什么？它和我们已经学过的机械能有什么不同？影响内能大小的因素有哪些？我们可以通过什么方式改变物体的内能？带着这些问题，让我们进入今天的新课学习——第十二章第一节：内能。 【设计意图】从学生熟悉的交通工具能量来源出发，创设真实的生活情境，引出内能的概念，激发学生的好奇心和探究欲望，同时体现物理与生活的紧密联系。 【过渡语】刚才我们知道了燃料燃烧释放内能，那么内能究竟是什么？它是由什么构成的？让我们从微观角度来认识内能，首先进入探究一的第一部分——分子动能。 （二）新知探究（32分钟） 探究一：物体的内能（18分钟） 环节1：分子动能 【教师活动】同学们，我们在第四章已经学过，构成物质的分子在永不停息地做无规则运动。大家回忆一下，运动的物体具有什么能？ 【学生活动】回忆旧知，回答：运动着的物体具有动能。比如飞行的子弹、奔跑的运动员都具有动能。 【教师活动】很好！那么既然运动着的物体具有动能，运动着的分子是否也具有动能呢？请大家思考。 【学生活动】思考后回答：既然分子也在做无规则运动，那么运动着的分子也应该具有动能。 【教师活动】非常好！同学们的推理完全正确。构成物质的分子在永不停息地做无规则运动，运动着的分子也具有动能。我们把这种由于分子做无规则运动而具有的能叫做分子动能。 【知识点】分子动能：构成物质的分子在永不停息地做无规则运动而具有的能。温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能越大。 【教师活动】需要强调的是，分子动能与温度密切相关。温度越高，分子热运动越剧烈，分子的动能就越大。反过来，温度越低，分子热运动越缓慢，分子的动能就越小。这就是为什么温度是影响内能的重要因素之一。 【学生活动】理解并记录：分子动能是由于分子做无规则运动而具有的能，温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。 理解要点|分子动能与温度的关系：温度是分子平均动能的标志。温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大。但需要注意的是，温度升高使所有分子动能的总和增加，并不意味着每个分子的动能都相等——同一物体内不同分子的速度大小不同，动能也不同，我们关注的是所有分子动能的总和。 【过渡语】我们知道了分子由于运动而具有动能，那么分子之间是否存在相互作用力呢？如果存在，这种相互作用力会不会使分子也具有势能呢？让我们进入环节2——分子势能。 环节2：分子势能 【教师活动】同学们，我们之前学过，分子之间存在着相互作用力——既有引力，又有斥力。那么大家想一想，分子之间存在相互作用力，这和我们以前学过的什么模型很相似？ 【学生活动】思考并讨论：分子之间有引力和斥力，就像弹簧一样——拉伸时各部分互相吸引，压缩时各部分互相排斥。 【教师活动】非常棒！分子间的相互作用力确实可以类比为弹簧。请同学们看大屏幕上的图片。当弹簧被拉伸时，弹簧的各部分互相吸引；当弹簧被压缩时，弹簧的各部分互相排斥。被拉伸或压缩的弹簧具有势能，类似地，由于分子间存在相互作用力，分子也具有势能。 图2 弹簧拉伸状态——各部分互相吸引 图3 弹簧压缩状态——各部分互相排斥 【教师活动】我们把由于分子间存在着相互作用力而具有的能叫做分子势能。分子势能的大小与分子间的距离有关，也就是与物体的体积和状态有关。 【知识点】分子势能：由于分子间存在着相互作用力（类似于弹簧的引力和斥力），并且分子间有空隙而具有的能。分子势能的大小与分子间的距离（即物体的体积和状态）有关。 【学生活动】理解类比：分子间相互作用力类似弹簧的弹力，被拉伸或压缩的弹簧具有势能，因此分子间存在相互作用的引力和斥力，分子也具有势能。分子势能的大小与分子间距、物体的状态有关。 理解要点|分子势能的类比理解：用弹簧模型类比分子势能是本节课的重要思维方法。弹簧被拉伸时各部分互相吸引，具有势能；弹簧被压缩时各部分互相排斥，也具有势能。同样，分子间既有引力又有斥力，因此分子具有势能。需要注意的是，分子势能不仅与分子间距有关，还与物质的状态（固态、液态、气态）密切相关。 【过渡语】现在我们已经知道了分子动能和分子势能。那么，把这两者加起来，就是今天我们要学习的最核心的概念——内能。让我们进入环节3——内能的概念。 环节3：内能的概念 【教师活动】同学们，请阅读教材，找一找内能的定义是什么。 【学生活动】阅读教材，找出内能的定义：在物理学中，把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。 【教师活动】非常好！内能就是物体内所有分子动能与分子势能的总和。注意，这里强调的是【所有】分子——不是某一个分子的动能，也不是某几个分子的势能，而是物体内部所有分子的动能和所有分子的势能的总和。 【知识点】内能的概念：在物理学中，把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。注意关键词【所有】——是物体内部全部分子动能和全部分子势能的总和。 【教师活动】同学们，内能是物体内部所有分子无规则运动所具有的能量，它是一种微观能量。内能的大小与分子的热运动以及分子间的相互作用有关。一个物体所含的分子数量越多（即质量越大），分子运动越剧烈（即温度越高），分子间的相互作用越复杂，内能就越大。 【学生活动】理解内能的概念：内能=所有分子动能+所有分子势能。内能是微观能量，与分子热运动有关。 理解要点|内能是所有分子动能与势能的总和：内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和。三个要点：第一，是【所有】分子，不是个别分子；第二，包括动能和势能两部分；第三，内能是微观能量，描述的是物体内部大量分子无规则运动的能量总和，与物体的宏观机械运动无关。 【过渡语】内能作为一个物理量，一定有它的单位。那么，内能的单位是什么呢？让我们进入环节4。 环节4：内能的单位 【教师活动】同学们，内能是能量的一种形式，那么它的单位应该是什么呢？请大家根据已经学过的知识来回答。 【学生活动】回忆已学知识，回答：能量的单位是焦耳，符号是J。内能也是一种能量，所以内能的单位也是焦耳（J）。 【教师活动】完全正确！内能的单位是焦耳，符号是J。各种形式的能量的单位都是焦耳。无论是机械能、内能、电能，它们的单位都是统一的。这一点非常重要，因为能量可以在不同形式之间转化，统一单位使得能量转化和守恒的定量计算成为可能。 【知识点】内能的单位：内能的单位是焦耳，符号为J。各种形式的能量（机械能、内能、电能等）的单位都是焦耳，体现了能量单位的统一性。 【学生活动】记录：内能单位是焦耳（J），与机械能等其他形式能量的单位相同。 【过渡语】内能和机械能都是能量，单位也都是焦耳，那么它们之间有什么区别呢？内能是不是就是机械能？让我们进入环节5，来辨析内能与机械能的区别。 环节5：内能与机械能的区别 【教师活动】同学们，请思考一个问题：在空中飞行的足球，它具有机械能吗？具有内能吗？ 【学生活动】思考并回答：在空中飞行的足球，由于在运动（有动能），又在一定高度（有重力势能），所以具有机械能；同时，足球内部的分子也在做无规则运动，分子间也有相互作用力，所以也具有内能。 【教师活动】很好！那么再思考一个问题：静止在地面上的足球，它具有机械能吗？具有内能吗？ 【学生活动】思考并回答：静止在地面上的足球，速度为零（无动能），高度为零（无重力势能），所以没有机械能；但足球内部的分子仍然在做无规则运动，分子间仍有相互作用力，所以仍然具有内能。 图4 内能与机械能的区别——飞行足球与静止足球 【教师活动】通过这两个例子，我们能得出什么结论呢？ 【学生活动】总结回答：一个有机械能的物体必定同时具有内能；一个没有机械能的物体仍然具有内能。内能是不同于机械能的另一种形式的能。 【教师活动】总结得非常到位！内能和机械能是两种不同形式的能量。机械能是宏观能量，与物体的整体运动（速度和高度）有关；内能是微观能量，与物体内部分子的热运动和分子间相互作用力有关。机械能可以为零，但内能不为零——因为分子永远在做无规则运动。 易错提示|内能不等于机械能：内能和机械能是两种不同形式的能量，这是本节课最易混淆的知识点。机械能是宏观能量，由物体的整体运动状态（速度、高度、弹性形变）决定，可以为零；内能是微观能量，由物体内部大量分子的无规则运动决定，任何物体都具有内能，不可能为零。一个有内能的物体不一定有机械能（如静止在地面的足球），有机械能的物体一定有内能。 【知识点】内能与机械能的区别：内能是不同于机械能的另一种形式的能。机械能是宏观能量，与物体的速度和高度有关；内能是微观能量，与物体内部分子的热运动有关。静止在地面的物体没有机械能，但仍有内能。 【过渡语】刚才我们通过静止足球的例子，发现它虽然没有机械能，但仍然有内能。那么，是不是所有物体都有内能呢？让我们进入环节6。 环节6：一切物体都有内能 【教师活动】同学们，我们已经知道，构成物质的分子在永不停息地做无规则运动。那么，有没有这样一种情况——分子完全停止运动？ 【学生活动】思考后回答：分子永远在做无规则运动，不可能完全停止运动。 【教师活动】非常好！既然分子永远在做无规则运动，那么分子动能就永远存在；分子间也永远存在相互作用力，分子势能也永远存在。因此，不论温度高低，一切物体都具有内能。 【教师活动】即使是温度极低的冰块，它内部的分子也在做振动，分子动能不为零，分子间也有相互作用力，分子势能也不为零，所以冰块也具有内能。火红的铁块具有内能，冰冷的冰块也具有内能——一切物体，不论温度高低，都具有内能。 【学生活动】理解并记录：一切物体，不论温度高低，都具有内能。因为分子永远在做无规则运动，分子动能和分子势能永远存在。 重点强调|一切物体都有内能：不论温度高低，一切物体都具有内能。这是本节课最重要的结论之一。原因：分子永远在运动（分子动能不为零），分子间永远存在相互作用力（分子势能不为零），所以内能永远不为零。即使是0℃的冰、-273℃的极低温物体（接近绝对零度），分子仍然在振动，内能仍然存在。注意：内能可以很大也可以很小，但不可能为零。 【知识点】一切物体，不论温度高低，都具有内能。因为分子永不停息地做无规则运动，分子动能永远存在；分子间永远存在相互作用力，分子势能也永远存在。 【过渡语】既然一切物体都有内能，那么不同物体的内能大小一样吗？是什么因素影响了内能的大小呢？让我们进入环节7——影响内能大小的因素。 环节7：影响内能大小的因素 因素一：温度 【教师活动】请同学们看大屏幕上的图片——质量相同、温度不同的两杯水。一杯是热水，一杯是冷水。大家想一想，哪杯水的内能更大？为什么？ 图5 质量相同、温度不同的两杯水——温度越高内能越大 【学生活动】观察图片，思考后回答：热水的温度高，分子热运动更剧烈，分子动能更大，所以热水的内能大于冷水的内能。 【教师活动】分析得很准确！在质量相同的情况下，温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子的动能就越大，内能也就越大。所以，温度是影响内能大小的第一个因素。 【教师活动】请大家注意，这里我们用了控制变量法——控制质量相同，只改变温度，得出的结论是温度越高内能越大。 【学生活动】理解并记录：质量相同时，温度越高，内能越大。 因素二：质量 【教师活动】请大家再看大屏幕——温度相同、质量不同的两杯水。一杯水多，一杯水少。哪杯水的内能更大？ 图6 温度相同、质量不同的两杯水——质量越大内能越大 【学生活动】观察图片，思考后回答：水多的那杯内能更大。因为温度相同，分子运动的剧烈程度相同，但水多的那杯含有更多的分子，所有分子动能和势能的总和更大。 【教师活动】非常好！在温度相同的情况下，质量越大，物体所含的分子数量越多，所有分子动能与分子势能的总和就越大，内能也就越大。所以，质量也是影响内能大小的因素。 【学生活动】理解并记录：温度相同时，质量越大，分子数量越多，内能越大。 因素三：状态 【教师活动】第三个因素可能需要大家多思考一下。请看大屏幕——质量相同、温度都是0℃的冰块和水。大家想一想，它们的内能一样吗？ 图7 质量相同、温度0℃的冰和水——状态不同内能不同 【学生活动】思考并讨论：虽然温度相同、质量相同，但冰是固态，水是液态，它们的状态不同。冰变成水需要吸收热量，说明水比冰的能量多，因此水的内能大于冰的内能。 【教师活动】同学们分析得非常好！质量相同、温度相同的冰和水，水的内能大于冰的内能。这是因为冰熔化成水时，虽然温度不变，但需要吸收热量（熔化热），这些热量用来增加了分子势能，使分子间距增大，由固态变为液态。所以，物体的状态也是影响内能大小的重要因素。 【教师活动】这个例子告诉我们一个非常重要的道理：温度相同，内能不一定相同。不能简单地说【温度高的物体内能一定大】，因为内能还与质量和状态有关。 【学生活动】理解并记录：质量、温度相同时，状态不同，内能也不同。同种物质，气态内能最大，液态次之，固态最小。 知识拓展|内能影响因素总结：影响物体内能大小的三个主要因素：①温度——质量相同时，温度越高，分子动能越大，内能越大；②质量——温度相同时，质量越大，分子数量越多，分子动能和势能总和越大，内能越大；③状态——质量和温度相同时，状态不同，分子势能不同，内能也不同（同种物质：气态内能>液态内能>固态内能）。注意：温度高不一定内能大，还需要考虑质量和状态。 【知识点】影响内能大小的三个因素：①温度——质量相同时，温度越高内能越大；②质量——温度相同时，质量越大内能越大（分子数量越多）；③状态——质量和温度相同时，状态不同内能不同（同种物质气态内能最大，液态次之，固态最小）。 【过渡语】通过探究一，我们学习了内能的概念、单位和影响因素。那么，内能是不是一成不变的呢？我们可以通过什么方式来改变物体的内能？让我们进入探究二——改变物体内能的方式。 探究二：改变物体内能的方式（14分钟） 环节1：引入——生活中改变内能的两种方式 【教师活动】同学们，在寒冷的冬天，我们的手会感到很冷。大家想一想，有什么办法可以让手暖和起来呢？请同学们分享自己的经验。 【学生活动】积极发言，分享自己的经验：搓手可以让手变暖；用力拍手也可以；把手放进口袋里；用暖水袋捂手；对着手哈气…… 【教师活动】同学们说了很多方法。我们把这些方法分成两类：第一类，如搓手、拍手，是通过运动来使手变暖的——温度升高的过程伴随着运动；第二类，如放口袋、用暖水袋、哈气，是用温度更高的物体来使手的温度升高——温度升高的过程中伴随着热的传递。 【教师活动】在物理学中，我们把第一类方式叫做做功，把第二类方式叫做热传递。做功和热传递，就是改变物体内能的两种方式。 【知识点】改变物体内能的两种方式：做功和热传递。做功改变内能伴随着物体的运动（机械能转化为内能），热传递改变内能伴随着热量从高温物体向低温物体的转移。 【学生活动】理解并区分两种方式：搓手、拍手是通过做功改变内能；放口袋、用暖水袋是通过热传递改变内能。 【过渡语】我们先来研究第一种方式——做功如何改变物体的内能？让我们通过一个经典的演示实验来探究。 环节2：演示实验——压缩空气做功 【教师活动】同学们，请看老师手中的实验装置——这是一个底部装有硝化棉的密闭玻璃筒，里面有一个活塞。硝化棉是一种易燃物质，当温度超过40℃时，硝化棉就会自燃。现在老师将迅速压下活塞，请大家仔细观察实验现象。 图8 压缩空气做功实验装置 【教师活动】在实验开始前，请同学们思考：我们用硝化棉是否燃烧来反映什么？这用到了什么物理方法？ 【学生活动】思考回答：硝化棉是否燃烧可以反映空气温度是否升高。因为硝化棉在40℃时自燃，如果硝化棉燃烧了，说明空气温度升高到了40℃以上。这用到了转换法——把不容易直接观察的温度变化转换为容易观察的硝化棉燃烧现象。 【教师活动】非常好！现在请同学们注意观察，老师将迅速压下活塞。 【学生活动】认真观察实验：迅速压下活塞时，硝化棉燃烧了，发出明亮的火光。 【教师活动】同学们看到了什么现象？ 【学生活动】回答：硝化棉燃烧了！ 【教师活动】硝化棉燃烧说明什么？ 【学生活动】分析回答：硝化棉燃烧说明筒内空气温度升高到了40℃以上。 【教师活动】为什么空气温度会升高呢？ 【学生活动】分析回答：因为迅速压下活塞时，活塞对空气做了功，空气被压缩，机械能转化为内能，空气的内能增加，温度升高。 图9 实验现象：硝化棉燃烧，压缩空气做功，空气内能增加 【教师活动】分析得非常好！迅速压下活塞时，活塞对空气做了功，把机械能转化为空气的内能，使空气的内能增加，温度升高。当温度升高到硝化棉的着火点40℃时，硝化棉就燃烧了。这个实验说明：对物体做功，物体的内能增加。 实验注意|压缩空气做功实验安全注意事项：本实验的关键操作要点：①活塞必须迅速压下，不能缓慢推入，否则热量会散失到环境中，硝化棉不易燃烧；②实验必须在教师指导下进行，学生不得擅自操作；③硝化棉用量要适中，不宜过多（有安全风险）；④实验结束后应等待装置冷却再处理。实验运用了转换法——通过观察硝化棉是否燃烧（易观察）来反映空气温度是否升高（不易直接观察）。 【知识点】压缩空气做功实验结论：对物体做功，物体的内能增加，机械能转化为内能。实验运用了转换法——通过硝化棉是否燃烧反映空气温度是否升高。 【过渡语】通过实验，我们知道了对物体做功可以使内能增加。那么，物体对外做功呢？做功改变内能还有哪些实例？让我们进入环节3。 环节3：做功改变内能的实例 【教师活动】同学们，请想一想，生活中还有哪些通过做功改变物体内能的例子？ 【学生活动】思考并举例：冬天搓手使手变暖——摩擦做功，机械能转化为内能；用打气筒给自行车轮胎打气时，打气筒壁会发热——压缩空气做功，机械能转化为内能；钻木取火——摩擦做功，机械能转化为内能；用锯锯木头，锯条发热——摩擦做功，机械能转化为内能。 【教师活动】同学们举的例子非常好！这些例子都说明了一个共同的规律：对物体做功，物体的内能增加，机械能转化为内能。 【教师活动】那么反过来，如果物体对外做功呢？请大家思考：如果物体对外做功，内能会怎样变化？ 【学生活动】推理回答：如果对物体做功内能增加，那么物体对外做功，自身的内能应该会减少，内能转化为机械能。 【教师活动】推理得很正确！物体对外做功，自身的内能减少，内能转化为机械能。例如，烧开水时水蒸气把壶盖顶起来——水蒸气对外做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减少，温度降低。 【知识点】做功改变内能的规律：对物体做功，物体的内能增加（机械能转化为内能）；物体对外做功，自身的内能减少（内能转化为机械能）。做功改变内能的实质是能量的转化。 【学生活动】理解并记录：对物体做功——内能增加，机械能转化为内能；物体对外做功——内能减少，内能转化为机械能。 知识拓展|如何判断是否通过做功改变内能：判断做功改变内能的关键：看是否伴随着物体的运动（宏观运动）。搓手、钻木取火、打气筒打气、弯折铁丝——这些过程都伴随着运动，是做功改变内能。做功改变内能的实质是机械能（或其他形式的能）与内能之间的转化。 【过渡语】做功是通过能量转化来改变内能的。那么，改变内能的另一种方式——热传递，又是如何改变内能的呢？让我们进入环节4。 环节4：热传递 【教师活动】同学们，请思考：把一块冰放在一杯热水中，冰块会怎样？热水会怎样？ 【学生活动】回答：冰块会慢慢熔化，热水会慢慢变凉。 【教师活动】为什么冰块会熔化、热水会变凉呢？ 【学生活动】分析回答：因为热水的温度高，冰块的温度低，热量从热水传递给冰块，热水温度降低，内能减少；冰块温度升高，内能增加，最终熔化。 【教师活动】分析得非常好！这就是热传递。热传递发生的条件是什么？ 【学生活动】回答：热传递发生的条件是存在温度差。 【教师活动】正确！热传递发生的条件是存在温度差。发生热传递时，热量从高温物体传递给低温物体（或从同一物体的高温部分传递给低温部分），直到温度相等为止。 图10 热传递示意图——热量从高温物体传递到低温物体 【教师活动】在热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少，温度降低；低温物体吸收热量，内能增加，温度升高。热传递实质上是内能的转移，能量形式并没有发生改变。 【知识点】热传递：热传递发生的条件是存在温度差。热量从高温物体传递给低温物体（或从高温部分传递给低温部分），直到温度相等。高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。热传递的实质是内能的转移。 【学生活动】理解并记录：热传递条件——温度差；热传递方向——高温到低温；热传递结果——高温物体内能减少，低温物体内能增加；热传递实质——内能的转移，不是能量的转化。 环节5：热传递的三种方式 【教师活动】同学们，热传递有三种方式：传导、对流和辐射。请大家看大屏幕。 【教师活动】第一种是传导——热量通过物体从高温部分传到低温部分，物体本身没有发生移动。比如，把铁勺放在热汤里，勺柄慢慢变热，这就是热传导。 【学生活动】理解传导：热量通过物体本身传递，物体不移动。例如：铁锅炒菜时锅铲柄变热、暖气片散热。 【教师活动】第二种是对流——热量通过液体或气体的流动来传递。比如，烧水时，底部的水受热膨胀上升，上部较冷的水下沉，形成对流，使整壶水都变热。 【学生活动】理解对流：靠液体或气体的流动传递热量。例如：烧水时水的对流、房间内暖气的对流取暖。 【教师活动】第三种是辐射——热量不通过任何介质，直接以电磁波的形式向外传递。比如，太阳的热量穿过真空的太空到达地球，这就是热辐射。 【学生活动】理解辐射：不需要介质，直接以电磁波形式传热。例如：太阳给地球传热、篝火旁感到温暖。 【教师活动】同学们，在生活中，这三种方式往往是同时发生的。比如，冬天用暖气片取暖：暖气片内的热水通过传导把热量传给暖气片，暖气片再通过辐射和对流把热量传给整个房间。 【知识点】热传递的三种方式：①传导——热量通过物体从高温部分传到低温部分，物体本身不移动；②对流——热量通过液体或气体的流动来传递；③辐射——热量不通过任何介质，直接以电磁波的形式传递。三种方式在生活中往往同时发生。 【学生活动】理解并记录三种热传递方式，并能举例说明。 环节6：热传递改变内能的实例 【教师活动】同学们，请想一想，生活中还有哪些通过热传递改变内能的例子？ 【学生活动】思考并举例：用热水袋暖手——热传递，热量从热水袋传到手上；在火炉上烧水——热传递，热量从火炉传到水壶再传到水；夏天用冰袋降温——热传递，热量从人体传到冰袋；在太阳下晒被子——热辐射，热量从太阳传到被子。 【教师活动】同学们举的例子非常好！这些例子都说明：热传递改变内能时，热量从高温物体传到低温物体，高温物体内能减少，低温物体内能增加。 知识拓展|如何判断是否通过热传递改变内能：判断热传递改变内能的关键：看是否发生热量的转移。如果物体温度变化是因为与外界存在温度差而吸收或放出热量，就是热传递。常见的热传递实例：烤火取暖、烧水、用热水袋、晒太阳、冰镇饮料等。热传递的实质是内能的转移，能量形式不发生变化。 环节7：做功与热传递的总结对比 【教师活动】同学们，现在我们一起来总结做功和热传递改变内能的异同点。请同学们先思考，然后我们一起来完成总结。 【学生活动】思考总结：做功改变内能——对物体做功内能增加（机械能转化为内能），物体对外做功内能减少（内能转化为机械能）；热传递改变内能——高温物体内能减少，低温物体内能增加。 【教师活动】很好！我们来看它们的共同点：做功和热传递都可以改变物体的内能，而且两种方式对于改变物体的内能是等效的——也就是说，要使物体的内能发生同样的变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现。 【教师活动】但是，它们的本质不同：做功是能量的转化（机械能转化为内能，或内能转化为机械能），热传递是内能的转移（不涉及能量形式的转化）。 【知识点】做功与热传递的对比：相同点——都可以改变物体的内能，且两种方式对于改变内能是等效的；不同点——做功是能量的转化（机械能转化为内能或内能转化为机械能），热传递是内能的转移（能量形式不变）。 【学生活动】理解并记录：做功——能量转化；热传递——内能转移。两种方式改变内能的效果是等效的。 【过渡语】通过探究二，我们学习了做功和热传递这两种改变内能的方式。现在，让我们通过几道课堂练习来检验和巩固本节课所学的知识。 （三）课堂练习（8分钟） 练习1（选择题） 下列说法正确的是（　　） A. 物体的温度降低，它的热量就减少 B. 物体吸收热量，温度一定升高 C. 物体的温度升高，其内能一定增加 D. 两个物体的温度相等，它们的内能一定相等 【教师活动】这道题考查的是温度、热量和内能三个概念之间的关系。请同学们逐一分析每个选项。 【学生活动】分析各选项：A错误——热量是过程量，不能说【物体含有热量】，只能说【吸收】或【放出】热量；B错误——物体吸收热量，温度不一定升高，例如冰熔化时吸热但温度不变；C正确——温度升高，分子动能增大，对于同一物体质量和状态不变，内能一定增加；D错误——温度相等，内能不一定相等，还要考虑质量和状态。 【教师活动】分析得非常好！正确答案是C。这道题的关键在于理解：温度升高，同一物体的内能一定增加（因为质量和状态不变时，温度升高使分子动能增大）。但反过来，内能增加，温度不一定升高（如冰熔化吸热、内能增加但温度不变）。 【教师活动】A选项是一个常见的错误说法——【热量】是过程量，不能描述物体【具有】多少热量，只能说【吸收】或【放出】多少热量。D选项提醒我们，比较内能大小时不能只看温度，还要看质量和状态。 【学生活动】理解并记录：温度升高→同一物体内能一定增加；温度降低→同一物体内能一定减少。但内能增加→温度不一定升高（状态改变时）。 练习2（选择题） 关于物体的内能，下列说法正确的是（　　） A. 物体的运动速度越大，具有的内能越多 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 【教师活动】这道题考查的是内能的概念和【一切物体都有内能】这一重要结论。请同学们分析各个选项。 【学生活动】分析各选项：A错误——内能是微观能量，与物体的宏观运动速度无关，运动速度影响的是机械能；B错误——静止的物体没有动能（宏观动能），但有内能（微观分子动能），一切物体都有内能；C错误——运动的物体有动能（宏观）也有内能（微观），两者不矛盾；D正确——铁块和冰块都具有内能，一切物体都具有内能。 【教师活动】非常好！正确答案是D。这道题的核心是：内能是微观能量，与宏观的机械运动无关。物体速度快慢影响的是机械能，不是内能。一切物体，不论温度高低，不论运动还是静止，都具有内能。 【学生活动】理解并记录：内能是微观能量，与宏观运动速度无关；一切物体不论温度高低、运动与否，都具有内能。 练习3（选择题） 下列属于通过做功途径改变物体内能的是（　　） A. 在火炉上烧水，水温升高 B. 感冒发烧，用冷毛巾敷额头 C. 用气筒给轮胎打气，气筒壁发热 D. 炎热的夏天，柏油路面温度升高 【教师活动】这道题考查的是做功和热传递改变内能的区分。请同学们逐一分析每个选项。 【学生活动】分析各选项：A——在火炉上烧水，热量从火炉传给水，是热传递；B——用冷毛巾敷额头，热量从额头传给毛巾，是热传递；C——用气筒打气，气筒壁发热，是压缩空气做功，机械能转化为内能，属于做功改变内能；D——柏油路面被太阳晒热，是热辐射，属于热传递。 【教师活动】分析得很准确！正确答案是C。打气筒打气时，活塞压缩空气做功，空气的内能增加，温度升高，再通过热传递使气筒壁也发热。这个过程的核心是做功——压缩空气做功。 【教师活动】判断方法是：看温度变化是否伴随着运动（宏观运动）。有运动参与的是做功，纯粹是热量传递的是热传递。 【学生活动】理解并记录：做功改变内能——伴随宏观运动（打气、搓手、钻木取火）；热传递改变内能——热量从高温传向低温（烧水、晒太阳、敷毛巾）。 练习4（选择题） 图11 逍遥胡辣汤——非物质文化遗产 国家级非物质文化遗产逍遥胡辣汤走出家门，亮相【对口援疆19省市非物质文化遗产展】，赢得消费者一致好评。关于逍遥胡辣汤，下列说法正确的是（　　） A. 冬天，刚盛到碗里胡辣汤上面的【白气】是汽化产生的 B. 胡辣汤温度越高，其分子无规则运动越剧烈 C. 胡辣汤温度越高，所含热量越多 D. 胡辣汤温度降低后，其内能保持不变 【教师活动】这道题是一道综合题，结合了生活中的情境，考查了物态变化、分子热运动、热量和内能等多个知识点。请同学们仔细分析。 【学生活动】分析各选项：A错误——【白气】是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，不是汽化，而是液化；B正确——温度越高，分子无规则运动越剧烈，这是分子动理论的基本结论；C错误——热量是过程量，不能说【含有】热量，只能说【吸收】或【放出】热量；D错误——温度降低，分子动能减小，胡辣汤的内能减小（质量和状态不变时）。 【教师活动】分析得非常好！正确答案是B。这道题综合性很强，考查了四个知识点：A选项考查物态变化（液化与汽化的区别）；B选项考查分子热运动与温度的关系；C选项再次考查【热量是过程量】这一重要概念；D选项考查温度对内能的影响。 【教师活动】同学们要特别注意C选项——【热量】和【温度】、【内能】是三个不同的概念。温度表示物体的冷热程度，是状态量；内能是物体内部所有分子动能和势能的总和，也是状态量；而热量是在热传递过程中传递的能量，是过程量，不能说【含有】热量。 【学生活动】理解并记录：温度——状态量，表示冷热程度；内能——状态量，所有分子动能+势能；热量——过程量，热传递中传递的能量，不能说【含有】热量。 （四）课堂小结（2分钟） 【教师活动】同学们，让我们一起来回顾本节课的核心内容。今天我们学习了第十二章第一节——内能，主要包括两个大的方面。 【教师活动】第一，物体的内能。内能是物体内所有分子动能与分子势能的总和。分子动能是由于分子做无规则运动而具有的能，分子势能是由于分子间存在相互作用力而具有的能。内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。 【教师活动】内能是不同于机械能的另一种形式的能。机械能是宏观能量，与物体的整体运动状态有关；内能是微观能量，与物体内部分子热运动有关。一切物体，不论温度高低，都具有内能。 【教师活动】影响内能大小的因素有三个：温度——质量相同时温度越高内能越大；质量——温度相同时质量越大内能越大；状态——质量和温度相同时状态不同内能不同。 【教师活动】第二，改变物体内能的方式。有两种方式可以改变物体的内能：做功和热传递。做功改变内能的实质是能量的转化——对物体做功，内能增加，机械能转化为内能；物体对外做功，内能减少，内能转化为机械能。热传递改变内能的实质是内能的转移——热量从高温物体传到低温物体，高温物体内能减少，低温物体内能增加。 【教师活动】做功和热传递对于改变物体的内能是等效的，但本质不同。热传递有三种方式：传导、对流和辐射。 【学生活动】跟随教师回顾本节课所学知识，梳理知识框架：内能的概念与单位→内能与机械能的区别→一切物体都有内能→影响内能的三个因素→改变内能的两种方式（做功和热传递）→做功与热传递的对比。形成完整的知识结构。 【教师活动】同学们，内能是热学中一个非常重要的概念，它是我们后面学习热量、比热容、热机等内容的基础。希望大家课后认真复习，把今天学习的知识巩固好。 五、板书设计 12.1 内能 一、物体的内能 1. 分子动能：分子做无规则运动而具有的能 2. 分子势能：分子间存在相互作用力而具有的能（类比弹簧） 3. 内能的概念：物体内所有分子动能与分子势能的总和 4. 内能的单位：焦耳（J） 5. 内能与机械能的区别 机械能：宏观能量，与整体运动状态有关，可以为零 内能：微观能量，与分子热运动有关，不可能为零 6. 一切物体，不论温度高低，都具有内能 7. 影响内能大小的因素 温度：质量相同时，温度越高，内能越大 质量：温度相同时，质量越大，内能越大 状态：质量和温度相同时，状态不同，内能不同 二、改变物体内能的方式 1. 做功（能量的转化） 对物体做功：内能增加，机械能转化为内能 物体对外做功：内能减少，内能转化为机械能 实验：压缩空气做功（硝化棉燃烧，转换法） 2. 热传递（内能的转移） 条件：存在温度差 方向：高温→低温（直到温度相等） 三种方式：传导、对流、辐射 3. 做功与热传递对改变内能是等效的 六、教学反思 本节课以【内能】为主题，通过情境导入、概念建立、实验探究、对比分析和练习巩固五个环节，系统引导学生完成了内能知识的建构。教学从学生熟悉的交通工具能量来源出发，引发学生探究内能的兴趣，体现了【从生活走向物理】的教学理念。 在概念建立环节，通过类比法（分子动能类比物体动能、分子势能类比弹簧势能）帮助学生从微观角度理解内能的构成，降低了抽象概念的认知难度。在内能与机械能的区分环节，通过飞行足球和静止足球的对比，帮助学生清晰地建立了内能是不同于机械能的另一种能量形式这一重要认识。 在影响内能因素的分析中，通过控制变量法逐一分析温度、质量和状态对内能的影响，特别强调了【状态】这一学生容易忽略的因素，通过0℃冰与水的对比，突破了【温度相同内能不一定相同】这一难点。 在实验探究环节，通过压缩空气做功的演示实验，让学生直观感受做功改变内能的过程，同时渗透了转换法的科学方法教育。在热传递环节，联系生活实际，通过丰富的生活实例帮助学生理解热传递的三种方式。 需要注意的地方：内能概念较为抽象，学生初次接触微观能量概念可能理解困难，教学中应充分利用类比法帮助学生建立感性认识。温度、热量和内能三个概念容易混淆，需要通过反复辨析和练习加以区分。影响内能的三个因素中，状态因素学生容易忽略，需要特别强调。做功和热传递的等效性这一结论，学生需要在实际问题中不断加深理解。 本节课还注重了物理知识的应用，通过交通工具能量来源、取暖方式、胡辣汤等生活实例，让学生感受物理与生活的密切联系，培养学以致用的意识和科学态度。 学科网（北京）股份有限公司 $