14.1 内能及其改变 核心素养教学设计（表格式）2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦“内能及其改变”核心知识点，通过冬天摩擦生热、火箭发射等生活实例导入，衔接分子动理论基础，为后续比热容、热机学习搭建桥梁，梳理内能概念及改变途径的知识脉络。 此资料以实验探究为特色，通过压缩空气引火仪、弯折铁丝等实验直观展示做功改变内能，结合热传递实例辨析三种方式，落实科学探究与科学思维素养，帮助学生从宏观现象理解微观本质，助力教师高效教学，夯实热学基础。

《14.1 内能及其改变 》教学设计 课题 1.内能及其改变 单元 14 学科 物理 年级 九 教材分析 本节课是沪科版（2024）九年级物理 “第十四章 内能与热机” 的第一节，是学生在学习分子动理论、温度与物态变化后，对 “能量” 概念的进一步深化。教材从火箭发射的机械能来源切入，引出内能的概念，通过分子动能和势能的总和定义内能，结合温度与分子热运动的关系说明内能与温度的联系。本节课为后续学习 “比热容”“热机” 奠定基础，具有承上启下的作用。教学中需注重实验探究与生活实例的结合，帮助学生从宏观现象理解微观本质。 2022新课标要求 1.了解内能和热量，知道做功和热传递是改变内能的两种途径，能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来。 2.能了解内能、热量的联系与区别，能从能量视角认识做功和热传递的本质。 学习 目标与核心素养 1.物理观念：了解内能和热量，知道做功和热传递是改变内能的两种途径，能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来。 2.科学思维：用类比的方法建立内能概念；认识改变物体内能途径的等效性； 3.科学探究：通过探究活动认识做功和热传递可以改变物体内能。 4.科学态度与责任:通过对知识的学习，感知内能的变化对人类生产和生活的意义，激发应用科学造福人类的社会责任。 学情分析 九年级学生已具备以下基础： 知道分子在永不停息地做无规则运动（分子动理论初步知识）；对生活中 “摩擦生热”“晒太阳变暖” 等现象有感性认识，但无法从能量角度解释本质；已掌握 “能量” 的基本概念，能区分机械能等能量形式，但对内能的微观本质（分子动能与势能）理解存在困难。 教学中需利用学生的生活经验，通过实验直观展示内能变化，引导学生从宏观现象推理微观机制，避免抽象概念的直接灌输。同时，九年级学生已具备一定的实验观察和分析能力，可通过小组合作完成探究任务。 重点 1.改变物体内能的两种途径及其实质。 2.热量的概念及热传递过程中内能的转移规律。 难点 1.从微观角度理解内能的构成。 2.区分做功和热传递改变内能的本质区别。 材料准备 厚玻璃筒、活塞、硝化棉、铁丝 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 冬天两手相互摩擦让手发热 火箭发射升空时，其机械能不断增加。 两手相互摩擦生热，以及火箭发射升空时其增加的机械能从何而来？今天我们学习物体的内能及改变内能的两种方式 观察图片思考问题 引出本节课题内能及改变内能的两种方式 讲授新课 一、物体的内能 1.分子动能和分子势能 （1）分子动能 运动着的汽车具有动能 构成物质的分子在永不停息地做无规则运动，分子由于无规则运动而具有的能称为分子动能。 （2）分子势能 被拉伸的弹簧具有弹性势能势能 物质的分子之间存在引力和斥力，并有空隙，我们把分子由于存在相互作用力而具有的能称为分子势能。 （3）物体的内能 物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能。内能是自然界能量存在的一种形式。 内能的国际单位是焦耳，用符号 J 表示。 （4）分子的热运动 分子无规则运动的剧烈程度与温度有关，物体的温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。 物理学中把分子的这种无规则运动又叫做分子的热运动。 4. 影响物体内能大小的因素 （1）温度：同一物体，温度越高，物体的内能越大。 （2）质量：温度、状态相同时，物体的质量越大，分子个数越多，物体的内能就越大。 （3）状态：物体的温度、质量相同时，状态不同，内能不同。 0℃的水的内能大于0℃冰的内能，因为冰熔化要吸收热量，内能增加。 （4）物质的种类 物体的质量、温度和状态相同，物质的种类不同，内能不同。 视频： 影响物体内能大小的因素 5. 对物体内能的理解 （1）一切物体，任何温度下都有内能 无论是0℃的冰、还是-100℃的物体，都有内能。 （2）内能是物体本身的能量，不是单个分子的，是所有分子的总和。 （3）内能是状态量 只跟当前状态有关，跟怎么变成这个状态无关。 二、改变物体内能的两种途径 1.探究：做功可以改变物体的内能 （1）实验器材： 厚玻璃筒、活塞、硝化棉、铁丝 （2）实验步骤 ①压缩空气做功实验 在厚玻璃筒内放入一小团硝化棉，迅速向下压活塞，观察现象。 ②弯折铁丝：将一根铁丝快速反复弯折数十次，观察现象。 视频：做功可以改变物体的内能 （3）实验现象 ①向下压活塞时，硝化棉燃烧； ②反复弯折铁丝后，弯折处温度升高、发热。 （4）现象分析 思考讨论1：向下压活塞时，为什么硝化棉会燃烧？ 向下压活塞时活塞对筒内空气做功，机械能转化为内能，空气内能增加、温度升高，达到硝化棉着火点，使棉花燃烧； 思考讨论2：反复弯折铁丝后，弯折处温度为什么会升高、发热？ 参考答案：反复弯折铁丝，手对铁丝做功，机械能转化为内能，铁丝内能增加，温度升高。 （5）实验结论 ①做功是改变物体内能的一种方式，对物体做功，物体的内能会增加；②做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能（如机械能）的相互转化。 （6）做功改变物体内能的实例 冬天不自觉地两手相互摩擦 古人钻木取火 钻木取火克服摩擦做功，使得木头的内能增加，温度升高，达到着火点，木柴燃烧起来 火箭发射时利用高温燃气膨胀做功，将其内能转化为火箭的机械能； “神舟”飞船在返回地面 “神舟”飞船在返回地面的过程中，克服与大气层间的摩擦力做功，返回舱表面温度可达几千摄氏度 流星穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度升高，流星燃烧。 2.热传递可以改变物体的内能 （1）热传递：指由于温度差引起的热能传递过程。只要物体间存在温度差，热量就会自发地从高温物体传向低温物体。 烧水时，炉火的温度远高于水的温度，热量从炉火传递给水，水的内能增加，这就是热传递改变了水的内能。 （2）热传递的三种方式 ①热传导：热传导时，物体内各部分的物质不发生移动； 铁锅烫手（热传导） 冰块放在手心慢慢融化（热传导） ②对流：热对流时，物体内各部分物质之间会流动，热对流主要发生在气体或液体中。 暖风机升室温（热对流） 用锅烧水时，锅里的水靠对流传热。 ③热辐射：热辐射不需要介质，如太阳的光和热就是以热辐射的方式传到地球的。 太阳光晒棉被（热辐射） 围坐在火堆旁取暖（热辐射） 3.科学研究表明:做功和热传递是改变物体内能的两种途径。 说明 热传递和做功对改变物体的内能是等效的。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，若不知道具体过程，则无法确定具体的改变方式。 三、热量 1.热量定义：在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量 。热量通常用字母Q 表示，常用单位是焦耳，符号为（J）。 2.实验研究表明，1kg水温度升高1℃要吸收的热量为4.2×103J，温度降低1℃要放出的热量为 4.2×103J。 3.正确理解热量的概念 （1）只有在传热过程中，才有热量。物体内部不叫“热量”，而叫“内能”。 （2）热量是个过程量，不能说某个物体具有或含有多少热量，更不能比较两个物体具有热量的多少。只能说“吸收热量”“放出热量”等。 （3）热传递的实质 在热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减少，低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。 热传递的实质：内能从高温物体向低温物体转移，这是能量转移的一种方式。热传递转移的是能量，而不是温度。 探究做功与内能改变的关系 （a） 将温度传感器连接在注射器上。用力快速压缩注射器的活塞如图（a）所示。 （b） 观察实验的温度— 时间曲线图（b）；压住注射器活塞，在温度示数稳定后，快速释放活塞，再观察温度— 时间曲线。看看能得出什么结论。 参考答案：用传感器将注射器的注射口堵住，用力快速压缩活塞，传感器的示数逐渐增大，说明活塞压缩筒内气体做功，使气体温度升高，气体内能变大。快速取下橡皮帽，气体体积膨胀，对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，传感器示数变小 温度 内能 热量 定义 物体的冷热程度，是内能大小的宏观表现之一。 物体内所有分子无规则运动的动能，以及分子势能的总和。 热传递过程中，传递内能的多少 特点 状态量  状态量 过程量 相互联系 在只发生热传递的过程中，三者的改变相互对应：物体吸收热量，则内能增加，温度一般会升高（晶体发生物态变化时温度不变，比如熔化）；放出热量，则内能减少，温度一般会降低（晶体发生物态变化时温度不变，比如凝固）。 学生阅读课文认识分子的动能和势能 阅读课文掌握内能、分子的热运动的概念 学生观看视频总结影响物体内能大小的因素 在老师的引导下学生掌握内能的易错点 学生在老师的引导下了解掌握实验器材和实验步骤，观看实验视频，最好亲自动手实验，说出实验现象并对实验现象进行分析，归纳实验结论 在老师的引导下列举并分析做功改变物体内能的实例 阅读课文知道热传递的三种方式， 了解热传递和做功对改变物体的内能是等效的。 阅读课文了解掌握什么是热量，正确理解热量的概念 掌握热传递的实质 学生思考阅读讨论 辨析温度、内能、热量的概念 通过类比的方法使学生更容易理解 锻炼学生的自主学习能力 锻炼学生的理解能力和归纳总结能力 进一步准确理解内能 锻炼学生的动手操作能力、观察能力、逻辑思维能力和归纳总结能力 发散学生的思维，锻炼学生的逻辑思维能力 知道热传递是能量的转移，分清热传导、对流和热辐射的不同点锻炼学生的逻辑思维能力 做功和热传递是改变物体内能的两种途径。 锻炼学生的逻辑思维能力和自主学习能力 进一步了解热传递转移的是能量，而不是温度。 锻炼学生的分析能力和逻辑思维能力 更准确理解温度、内能、热量 课堂练习 1.甲、乙、丙为同种物质，已知甲的温度为10℃，乙的温度为0℃，丙的温度为-10℃。以下说法中正确的是（ ） A．乙的内能为零 B．丙的内能有可能大于甲的内能 C．甲的内能最大 D．若甲和乙的内能相同，则它们之间不会发生热传递 答案：B 【解析】 A．一切物体在任何温度下都有内能，故乙的内能不为0，故A错误； B．内能与物体的质量、状态、温度有关，则丙的内能有可能大于甲的内能，故B正确； C．仅由温度大小无法判断物体内能大小，故C错误； D．若甲和乙的内能相同，它们存在温差，会发生热传递，故D错误。故选B。 2.关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ 　） A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．一杯水的内能比一桶水的内能小 C．物体吸收热量，温度升高，内能增加 D．水放出热量凝固成冰过程中，温度不变，内能减小 答案：D 【解析】A．影响内能大小的因素除了温度以外，还有物体的质量、体积和状态。只凭温度高低，无法比较内能的大小，A错误； B．一杯水和一桶水，质量不等，温度未知，无法比较内能大小，B错误； C．晶体熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，故C错误； D．水凝固成冰的过程中，放出热量，内能减小，温度不变，故D正确。 3.下列现象中，属于利用做功的方式使物体内能增加的是（    ） A．用酒精灯给水加热 B．用锯子锯木头，锯条的温度升高 C．站在火炉旁被烤得发烫 D．天冷时，对着手哈气，手感到暖和 【答案】B 【详解】A．用酒精灯给水加热，水吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式改变物体的内能，故A不符合题意； B．用锯子锯木头，锯条的温度升高，将机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能，故B符合题意； C．站在火炉旁被烤得发烫，属于热传递的方式改变物体的内能，故C不符合题意； D．天冷时，对着手哈气，手感到暖和，是通过热传递的方式使手的内能增大，温度升高，故D不符合题意。 故选B。 学生练习 巩固本节的知识 课堂小结 1.物体所有分子无规则运动的分子动能，与分子势能的总和称为物体的内能。单位是焦（J）. 2.物体的温度越高，分子运动越剧烈，物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子热运动. 3.影响内能大小的因素：温度、质量、状态、物质种类. 4.做功和热传递是改变物体内能的两种途径，热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 5.在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量 。单位是焦（J） 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解 板书 一、物体的内能 1.物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能。 2.影响物体内能大小的因素 3.对物体内能的理解 二、改变物体内能的两种途径 1.做功可以改变物体的内能 2.热传递可以改变物体的内能 热传递的三种方式：：热传导、热对流、热辐射。 3.科学研究表明:做功和热传递是改变物体内能的两种途径。 三、热量 1.热量定义 2.正确理解热量的概念 对照板书回顾 夯实本节基础 课外拓展 /课外阅读内容 《物理世界奇遇记》——伽莫夫 内容：用故事讲温度、内能、热运动、能量守恒，非常贴合初中热学。 ​特点：简单、生动、不枯燥 特色资源分析和技术手段说明 实验探究资源（核心特色） 典型实验 1. 压缩空气引火仪（做功改变内能） 2. 搓手、钻木取火、弯折铁丝发热（做功） 资源价值 1.直观验证做功和热传递都能改变内能 2.落实物理核心素养：科学探究、证据意识 3.区分“温度、热量、内能”易混点 教学反思 本节是初中热学的核心内容，概念抽象、微观性强，学生容易将内能、温度、热量混淆，对改变内能的两种方式理解不透彻。结合课堂教学实际，现将本节课的教学反思总结如下： 1. 以实验突破抽象难点 本节课以直观实验为核心，通过压缩空气引火仪、弯折铁丝、搓手发热、等演示与学生体验活动，让学生在动手操作中感知做功和热传递改变内能，将看不见的微观能量转化为看得见的宏观现象，有效降低了理解难度，提升了课堂参与度。​ 2. 注重概念辨析与逻辑建构 通过对比、举例、判断等方式，重点区分内能、温度、热量三个易混概念，帮助学生理清三者的逻辑关系，明确内能是状态量、热量是过程量，避免学生出现概念性错误，夯实知识基础。 但部分实验以教师演示为主，学生自主探究、小组讨论的时间不足，对实验现象的分析和结论的归纳多由教师引导完成，学生独立思考、自主建构知识的空间有限。内能概念较为抽象，部分基础薄弱的学生难以快速理解微观分子运动与内能的关系，在区分做功和热传递的实质时容易出错，课堂上未能及时进行分层指导和针对性答疑。 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