13.3 内能 教学设计 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦内能概念、影响因素及改变方式，通过秋冬暖手生活情境设问，衔接分子动理论微观知识，以类比机械能构建内能概念，形成前后知识学习支架。 此资料以核心素养为导向，运用类比法建构内能模型培养科学思维，结合压缩空气引火、摩擦生热等实验探究提升科学探究能力，辨析温度、内能、热量易混点强化物理观念，助力学生内化知识，为教师提供清晰教学路径与实用资源。

13.3内能（教学设计） 一、教学基本信息 教材版本：人教版2024九年级物理全一册 课题：13.3内能 课时：1课时（45分钟） 授课年级：九年级 学科：物理 二、教材分析 本节课位于第十三章第三节，承接上一节分子动理论微观知识，衔接宏观热现象，是本章热学核心课程。教材依托分子动能、分子势能类比机械能，循序渐进建立内能概念，依次讲解内能影响因素、改变内能的两种方式，区分温度、内能、热量易混概念。 本节打通微观分子运动与宏观能量变化的联系，整合本章全部前置知识，既是分子动理论的延伸应用，也是后续热机、能量计算的基础。教材选用搓手取暖、烧水、打气筒发热等生活化实验，简化抽象理论，侧重引导学生观察现象、归纳规律，落实物理探究教学要求。 三、学情分析 学生已经熟练掌握分子动理论、机械能相关知识，认识扩散现象、分子间作用力，具备类比推理、实验观察能力，生活中熟悉取暖、烧水、摩擦生热等现象。 学生存在三处认知误区：一是混淆内能与机械能，分不清宏观机械能量与微观分子能量；二是片面认为低温物体没有内能；三是无法区分做功、热传递改变内能的本质，混淆温度、内能、热量三者关系，容易凭生活经验主观判断物理规律，需要依托实验、类比辨析破解难点。 四、教学目标 （一）物理观念 1.结合分子动理论，理解内能的定义，熟记内能单位，知晓一切物体在任何温度下都具有内能； 2.掌握影响内能大小的因素，辨析内能与机械能的区别； 3.掌握做功、热传递两种改变内能的方式，理清两种方式的能量变化本质，区分温度、内能、热量三个物理量。 （二）科学思维 1.利用类比法，结合机械能推导分子能量，建构内能物理模型，建立宏观、微观联动思维； 2.对比分析两类改变内能的方式，归纳能量转化、能量转移规律，提升对比归纳能力； 3.辨析易混物理概念，破除主观生活误区，养成严谨物理逻辑思维。 （三）科学探究与创新意识 1.观察摩擦做功、压缩空气引火、热水升温演示实验，精准记录实验现象，推导实验规律； 2.能自主列举生活改变内能的实例，自主设计简易小实验验证改变内能的方法； 3.敢于质疑错误认知，主动探究内能变化本质，培养实证探究意识。 （四）科学态度与责任 1.依托实验探究规律，养成尊重实验事实、严谨求真的科学态度； 2.感知能量无处不在，体会物理与日常生活、生产活动的紧密联系； 3.能用内能知识解释取暖、制冷、做功发热等现象，感受物理实用价值，树立学以致用理念。 五、教学重难点 教学重点：内能的概念；影响内能大小的因素；做功、热传递改变内能；两种方式的本质区别。 教学难点：内能与机械能的区分；理解低温物体具有内能；辨析温度、内能、热量三者关系；辨别改变内能的方式。 六、教学准备 实验器材：压缩空气引火仪、硝化棉、打气筒、保温杯、热水、金属铜片、砂纸、火柴 教学工具：多媒体课件、内能类比动画、课堂辨析习题、易错知识点思维导图 七、教学过程（45分钟） （一）情境导入，设问激趣（4分钟） 师：同学们，步入秋冬季节，气温不断下降，课间很多同学经常双手冰凉，大家结合生活经验说一说，有哪些简单可行的办法，能够让冰冷的双手快速变暖？ 生：自由举手、踊跃发言：双手互相用力摩擦、捧住装有热水的水杯、靠近暖气片取暖、对着手心哈气、晒太阳。 师：大家列举的方法都十分贴近生活，不论是搓手还是捂热水，最终都能提升手部温度，让手部变热，本质都是改变了手部潜藏的一种内部能量。回顾上一节课知识，我们学习了物质由分子构成，分子永不停息做无规则热运动，分子之间存在相互作用力。运动的分子、互相作用的分子，同样具备能量，这种藏在物体内部、肉眼不可见的能量，就是我们本节课探究的核心内容——内能。板书课题，开启新课学习。 （二）新知探究一：内能的概念（9分钟） 师：在探究内能之前，我们先来回顾旧知识，请全体同学回忆机械能相关知识：课件出示运动的小球、被拉伸的弹簧两张示意图，提问：运动的小球具有什么能量？发生弹性形变的弹簧具有什么能量？ 生：集体作答：运动物体具有动能，发生弹性形变的物体具有弹性势能。 师：非常好，我们利用类比法，把宏观物体类比微观分子，逐层推导。结合上一节分子动理论思考两个问题：第一，分子不停做无规则热运动，参照运动的小球，分子具备什么能量？第二，分子之间存在引力和斥力，参照形变的弹簧，分子具备什么能量？请同桌互相讨论30秒。 生：同桌交流讨论，整合思路后举手作答：分子不停运动，具有分子动能；分子间存在相互作用力，具有分子势能。 师：精准归纳，结合课本原话给出内能定义，请全班齐读：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能，物理符号E内，沿用能量通用单位焦耳，符号J。同步补充考点：机械能、电能、内能，一切形式能量的单位全部都是焦耳。 师：掌握定义之后，我们辨析本节课第一个易错点，全班思考、自主判断：寒冬时节，室外0℃的冰块，温度极低，完全静止不动，这块冰块是否具有内能？请说出判断理由。 生：产生认知分歧，半数学生认为冰块温度为零、静止不动，没有内能；半数学生认为冰块具有内能。 师：针对性精讲纠错，结合分子动理论拆解：温度为0℃，不代表分子停止运动，冰块内部水分子依旧永不停息做无规则热运动，水分子之间依旧存在相互作用力，同时具备分子动能、分子势能。最终总结必考结论：一切物体，不论温度高低、状态如何，都具有内能，零下低温的冰雪、0℃冰水、高温沸水全部具有内能。 拓展辨析：高空匀速飞行的足球，高速运动具有机械能，这个足球是否同时具有内能？ 生：独立思考作答：足球同时具有机械能和内能。 师：板书梳理二者核心区别，带领学生识记：第一，机械能属于宏观能量，由物体整体运动、位置、形变决定，静止、落地的物体机械能可以为零；第二，内能属于微观能量，由内部分子运动、分子间作用力决定，内能永远不为零；二者相互独立，互不影响。 （三）新知探究二：影响内能大小的因素（7分钟） 师：我们已经知道所有物体都有内能，那不同物体，内能大小是否相同？结合生活实例，小组合作研讨，完成三组设问，归纳影响内能的因素。 设问1：质量相等的常温冷水和80℃热水，哪个内能更大？说明了什么物理规律？ 生：小组讨论作答：热水内能更大；质量相同时，物体温度越高，内能越大。 设问2：室温环境下，一小杯热水、一大桶同温度热水，两者内能一样吗？谁的内能更大？ 生：全员作答：温度相同，一桶水质量更大，内能更大。 设问3：标准大气压下，0℃的冰，吸热熔化成0℃的水，全程温度保持不变，物体内能是否改变？ 生：小组深度研讨，产生争议，多数学生认为温度不变，内能不变。 师：分步拆解难点：熔化过程需要持续吸热，吸收的热量不会升高温度，只会改变水分子间距，改变分子势能大小。分子势能增大，物体整体内能增大。顺势汇总全部影响因素：温度、质量、物质状态；补充拓展：相同条件下，物质种类不同，内能也存在细微差异。 易错判断抢答：物体温度不变，内能一定不变？判断正误，并举例说明。 生：抢答纠错：说法错误。晶体熔化、晶体凝固过程，温度保持不变，但是吸收或者放出热量，内能发生改变。 （四）新知探究三：改变内能的方式（20分钟） 1.方式一：热传递 师：回归课堂导入的暖手方式，捂热水杯、晒太阳取暖，这一类暖手方式，有什么共同特点？播放生活化短视频：热水暖手、铁锅烧水、冬日晒太阳、冷敷降温，请学生观察能量流向。 生：观看视频，总结规律：热量从高温物体传给低温物体。 师：精讲热传递完整知识点，逐条板书：第一，发生条件：两个物体之间必须存在温度差；第二，能量传递方向：只能由高温物体传递到低温物体，不可反向传递；第三，终止条件：两个物体温度相等；第四，本质：能量位置发生变化，属于内能的转移。 师：联动旧知提问，回扣13.1热量知识点：热传递过程中，被传递的这部分内能，物理名称叫做什么？ 生：全体齐答：热量。 师生互动归纳：热传递全过程，吸热物体接收内能，内能增加；放热物体向外输送内能，内能减少。拓展生活实例：煲汤、暖气片供暖、冰敷降温，全部依靠热传递改变内能。 2.方式二：做功 师：刚刚搓手取暖，不属于热传递，这又是依靠什么方式改变内能？接下来开展三组课堂演示实验，全员仔细观察实验现象，记录实验结论。 演示实验1：摩擦生热实验。出示常温铜片、砂纸，邀请一名学生上台，匀速反复打磨铜片两侧，打磨30秒之后触摸铜片表面，汇报体感变化，其余学生仔细观察操作流程。 生：上台实操、触摸感受，汇报：打磨之后铜片发烫，温度明显升高，铜片内能增大。 师：引导全班能量分析：手动打磨需要消耗机械能，铜片升温获得内能，由此得出能量转化关系：机械能转化为内能。补充实例：锯木头锯条发烫、冬天搓手取暖，原理相同。 演示实验2：压缩空气引火实验。提前告知学生硝化棉燃点极低，实验快速操作、保证安全。在引火仪内部放入少许干燥硝化棉，盖紧活塞，引导全班紧盯仪器内部，快速下压活塞，观察现象。 生：全班齐声汇报：下压活塞瞬间，仪器内部硝化棉剧烈燃烧，产生亮光。 师：逐层设问拆解：棉花燃烧需要升温、需要增大内能，是谁提供能量？发生什么能量转化？ 生：小组讨论作答：下压活塞消耗机械能，空气内能增大，机械能转化为内能。 演示实验3：打气筒打气实验。分发简易打气筒，请两名学生上台，快速连续按压打气筒，结束之后触摸打气筒筒壁，感受温度变化。 师：拓展反向做功实验：播放水蒸气推动壶盖视频，引导观察：壶盖跳起、水蒸气降温，内能减小，能量转化为机械能。最终总结做功本质：做功改变内能，属于内能与其他形式能的相互转化。 3.两种方式对比辨析 师：出示对比表格，带领全班填空梳理核心考点，区分两类方式本质：从能量角度判断，热传递改变内能是能量发生______；做功改变内能是能量发生______。 生：齐读填空，夯实考点：转移；转化。 拓展深度思考：既然原理不同，搓手暖手、捂热水暖手，最终升温效果是否一样？两种方式能否等效替换？ 生：结合亲身感受作答：改变内能效果完全相同，做功、热传递改变内能是等效的。 4.重难点辨析：温度、内能、热量 师：本节课最高频易错点，逐条纠正学生口语化错误表述，板书三大禁令： ①热量是过程量，只能说吸收、放出热量，禁止描述：物体含有热量、物体具有热量； ②物体温度升高，分子运动变剧烈，内能一定增大； ③物体内能增大，温度不一定升高，举例：晶体熔化吸热，内能变大，温度不变。 生：勾画笔记，逐条识记易错语句，同桌互相抽查纠错，规避考试扣分点。 （五）课堂小结（3分钟） 师：采用链式复盘法，由浅入深设问，带领全班梳理整节课主干知识：第一，内能由什么组成？第二，影响内能三大因素是什么？第三，改变内能两种方式、本质区别？第四，内能和机械能、温度和内能的易错点？ 生：师生一问一答复盘知识点，补齐课堂漏洞，自主完善课堂笔记，串联13.1、13.2、13.3热学知识，搭建完整知识框架。 （六）课堂练习+布置作业（2分钟） 课堂练习 1．小明一家在呼伦贝尔大草原游玩，傍晚天气变冷，他们采取下列方法取暖，属于做功改变内能的是（　　） A．喝杯热水 B．抱热水袋 C．搓手搓脸 D．向手心哈气 【答案】C 2．关于热量、功、内能的概念，下列说法中正确的是（　　） A．热量、功、内能的国际单位都是焦，所以三者的物理意义是相同的 B．热传递和做功对改变物体内能是等效的 C．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 D．热量是物体内能的量度，所以理论上物体的热量越少，内能越小 【答案】B 3．冰冷的冰块，温度虽然低，但是其中的水分子仍然在做___________________________，所以也具有内能。 【答案】无规则运动 4．仔细观察图中甲、乙、丙三杯水，其中________杯中水的内能最大。将甲杯与________杯中的水混合，它们之间会发生热传递。 【答案】丙 乙 5．在探究“做功是否能够改变物体内能”的实验中： (1)如图A在一个配有活塞的厚壁的玻璃筒里放一小团脱脂棉，然后迅速压下活塞，你观察到的现象是_________；对这一现象的解释是，活塞压缩玻璃筒内的空气，使空气的_________增加，温度_________，达到硝化棉着火点； (2)如图B所示玻璃瓶内装有少量的水，用塞子塞紧，并用打气筒往瓶内打气，瓶内压强大到一定程度时，瓶塞就会跳起来，同时，瓶口出现_________，瓶内气体发生的物态变化是_________； (3)上述的这两个现象都说明了_________是改变物体内能的一种方式。 【答案】(1)脱脂棉燃烧 内能 升高 (2)白雾/白气 液化 (3)做功 作业布置： 1.梳理本节课知识点，区分温度、内能、热量； 2.列举做功、热传递改变内能实例各2例； 3.课后思考：为什么搓手和捂热水都能暖手，原理却不同？ 4.完成课后练习与应用。 八、板书设计 13.3内能 一、内能（E内） 1.定义：分子动能+分子势能总和 2.单位：焦耳（J） 3.特点：一切物体都有内能 4.对比：内能≠机械能 二、影响内能因素 温度、质量、物质状态 三、改变内能的方式 1.热传递：内能转移（需温度差） 2.做功：内能转化（机械能⇌内能） 四、易错辨析 内能≠温度；热量是过程量 九、教学反思 本节课依托分子动理论前置知识展开授课，采用类比法、三组课堂演示实验拆解抽象概念，扩充课堂设问、小组研讨、师生互动环节，贴合课本编排逻辑。扩充教学环节后，课堂节奏松紧适中，学生课堂参与度提升，大部分学生能够熟记内能概念、区分两种改变内能方式，厘清能量转化、转移区别。授课短板为温度、内能、热量概念极易混淆，微观势能变化难以具象化。后续教学可增加生活化对比例题，拆分难点设问，强化易错表达专项辨析，优化实验讲解话术，稳步提升课堂授课质量。 学科网（北京）股份有限公司 $