13.3 内能 教案 2026-2027学年物理人教版九年级全一册

该教案聚焦内能的概念、影响因素及改变方式，以嫦娥六号返回情境导入，回顾机械能后，利用分子动理论（分子动能和势能）作为学习支架，自然过渡到内能概念，梳理微观与宏观能量的联系。 特色在于通过压缩空气（硝化棉燃烧）和瓶内打气（瓶塞跳起白雾）两个对比实验构建科学探究，结合内能与机械能、温度热量内能的辨析培养科学思维，联系嫦娥六号返回等实例渗透科学态度与责任。帮助学生理解微观概念，为教师提供结构化教学流程和实验指导。

13.3 内能 人教版 九年级物理全一册 第十三章 内能 课题 课型 课时 教材版本 13.3 内能 新授课 1课时（45分钟） 人教版 九年级全一册 教学方法 演示实验法、讨论法、归纳法、讲授法 教学用具 配有活塞的厚玻璃筒、脱脂棉、烧瓶、水、打气筒、PPT课件 教材分析：本节是第十三章内能的核心概念课，以分子动理论为微观基础建立内能概念。内容从微观角度（分子动能+分子势能）定义内能，区分内能与机械能，通过温度、质量、状态三个因素理解影响内能大小的条件，再通过热传递和做功两种方式改变内能。压缩空气（硝化棉燃烧）、瓶内打气（瓶塞跳起+白雾）两个经典实验是本节最核心的探究活动。本节包含内能与机械能的辨析表、温度/热量/内能的区别与联系、2道练习题。 学情分析：学生刚学完分子动理论，对"分子在不停地运动"和"分子间有引力和斥力"已有认知，这为从微观角度理解内能（分子动能+分子势能）提供了知识铺垫。学生容易混淆内能与机械能——"静止在地面的足球没有机械能但有内能"这个辨析是建立两种能量区别的关键突破点。热传递和做功两种改变内能的方式学生有生活经验，但需要通过"搓手"和"哈气"等具体动作完成内化。压缩空气实验的"做功→内能增大"和瓶内打气实验的"对外做功→内能减小"构成完整的因果对应关系。 本节概要：嫦娥六号情境导入→机械能复习→内能定义（分子动能+分子势能）→内能与机械能辨析（足球实例）→一切物体都有内能→影响内能因素（温度/质量/状态）→五种升温方式引出热传递vs做功→热传递改变内能→做功改变内能（摩擦做功→压缩空气实验→瓶内打气实验）→改变内能方式总结→嫦娥六号返回解释（首尾呼应）→内能vs机械能对比表→温度/热量/内能辨析→课堂小结→2道练习。 核心素养目标 物理观念 了解内能的概念，知道内能与物体温度的关系；知道热传递和做功可以改变物体的内能。 科学思维 通过机械能与内能的辨析，建立宏观能量与微观能量的区分意识；通过两个对比实验（压缩空气和瓶内打气）归纳做功改变内能的两种方向。 科学态度与责任 能将内能改变的知识应用于解释生活现象（搓手取暖、哈气暖手、嫦娥六号返回），感受物理与生活的联系。 教学重难点 教学重点：①内能的概念（分子动能+分子势能）；②热传递和做功两种改变内能的方式；③温度、热量、内能的区别与联系。 教学难点：①内能与机械能的本质区别；②温度、热量、内能三个核心概念的辨析；③做功改变内能中"方向"的理解（外界对物体做功→内能增大；物体对外做功→内能减小）。 教学过程 环节一：情境导入（3分钟） 【教师活动】展示嫦娥六号返回地球的图片——嫦娥六号从月球返回地球时速度非常快，当它高速冲进地球大气层时，返回器表面会与空气发生剧烈摩擦，看起来像"燃烧"一样，温度可达2000℃以上。提出问题：为什么高速运动的物体进入大气层会产生如此剧烈的发热现象？这是什么样的能量转化？此时，同学们想一想，我们之前学过哪些能量形式？引出机械能。 【学生活动】观看嫦娥六号返回图片，被"燃烧"现象吸引注意力。回忆已学过的机械能知识——动能、重力势能、弹性势能。思考：摩擦生热产生的热量是否属于机械能范围？ 【过渡语】嫦娥六号返回的壮观画面把学生带入"摩擦生热"这种熟悉的能量转化情境，引发他们对"还有哪些能量形式"的思考。 环节二：回顾机械能（2分钟） 机械能知识回顾：动能、势能分类 【教师活动】引导学生回顾机械能的概念：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。动能——物体由于运动而具有的能；重力势能——物体由于被举高而具有的能；弹性势能——物体由于发生弹性形变而具有的能。物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。 【学生活动】在笔记上整理机械能的三种形式和定义，确认自己理解机械能是宏观能量。 【知识点】机械能=动能+重力势能+弹性势能。机械能是宏观物体运动状态的描述。 环节三：从宏观走向微观——引出内能概念（3分钟） 思考：加热或做功，能量会不会改变？以什么形式存在？ 【教师活动】提问——我们举高一个苹果，即对苹果做功，会改变苹果的机械能。那么在热现象中，保持一个物体不动，对其加热或者做功（例如摩擦该物体），这个物体的能量会不会发生改变呢？如果能量发生了改变，这种能量以什么形式存在呢？引导学生回忆分子动理论的结论——构成物质的分子在不停地做热运动，分子间有引力和斥力。运动的分子具有动能，分子之间有相互作用力说明分子也具有势能。由此引出内能的概念。 【学生活动】回忆分子动理论的内容，认识到：分子在做热运动→分子具有动能；分子间存在作用力→分子具有势能。将这两点结合，初步理解内能的微观来源。 【设计意图】从宏观机械能自然过渡到微观内能，利用学生刚学完的分子动理论知识作为脚手架。"运动的分子→动能，有相互作用力的分子→势能"的逻辑是学生自己能推出来的，不应由教师直接告知。 环节四：知识点一——内能（3分钟） 【教师活动】给出内能的完整定义——构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。内能的单位与机械能相同，都是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。强调理解：内能不是一个分子的动能或势能，而是构成物体的所有分子的动能和势能的总和。 【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，叫作物体的内能。单位：焦耳（J）。注意：内能是所有分子动能和分子势能的总和，不是单个分子的能量。 【学生活动】在笔记上记录内能的定义和单位，理解"所有分子"和"总和"两个关键词。 环节五：内能与机械能的区别——足球实例（3分钟） 足球实例：飞行中的足球和静止在地面的足球 【教师活动】用足球实例区分内能和机械能——在空中飞行的足球，具有动能（运动）和重力势能（有高度），所以具有机械能；同时构成足球的分子在不停地做热运动，所以也具有内能。再看静止在地面的足球——没有运动也没有高度，所以没有机械能；但构成足球的分子仍然在做热运动，分子间仍然有作用力，所以仍然具有内能。结论：内能是不同于机械能的另一种形式的能。机械能可以为0，内能永远不为0。强调：一切物体，不论温度高低，都具有内能。 【学生活动】分析两个足球实例，找到内能和机械能的关键区别：机械能与宏观运动状态有关（球飞/球静），内能与微观分子热运动有关（无论球飞还是球静，分子都在动）。理解：一切物体，不论温度高低，都具有内能。 【知识点】一切物体，不论温度高低，都具有内能。内能是不同于机械能的另一种形式的能——机械能可以为0，内能永远不为0。 环节六：影响内能大小的因素（5分钟） 【教师活动】通过三个递进问题引导学生推导影响内能大小的因素。问题一：质量相同、温度不同的两杯水，谁的内能大？结论：温度高的水内能大。原因——温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大，内能也越大。所以温度是影响内能大小的第一个因素——在质量和状态相同时，温度越高，内能越大。 质量相同温度不同的两杯水 【学生活动】回答：温度高的那杯水内能大。理解温度通过影响分子动能来影响内能。 【教师活动】问题二：温度相同、质量不同的两杯水，谁的内能大？结论：质量大的那杯水内能大。原因——质量大的水含有更多水分子，所有分子动能和势能的总和更大。所以质量是影响内能大小的第二个因素——在温度和状态相同时，质量越大，内能越大。 温度相同质量不同的两杯水 【学生活动】回答：质量大的那杯水内能大。理解质量通过影响分子数量来影响内能。 【教师活动】问题三：质量相同、温度也都是0℃的冰块和水，内能一样吗？结论：不一样，水的内能更大。原因——冰块和水温度相同，分子动能相同；但冰是固态，分子间距小受束缚大；水是液态，分子间距更自由，分子势能更大。冰熔化成水需要吸热，这部分热量用来增加分子势能（克服分子间引力做功）。所以状态是影响内能大小的第三个因素——在质量和温度相同时，状态不同，内能也不同。 0℃的冰块和水 【学生活动】回答：不一样，水的内能更大。理解状态通过影响分子势能来影响内能，冰熔化成水需要吸收热量增加分子势能。 【知识点】影响内能大小的因素：①温度——温度越高，分子动能越大，内能越大；②质量——同种物质同温度，质量越大，分子数量越多，内能越大；③状态——同温度同质量的同种物质，状态不同内能不同（如0℃的水比0℃的冰内能大）。 环节七：五种升温方式——引入热传递和做功（3分钟） 【教师活动】展示五种让手变暖和的方式：（1）手放口袋；（2）用暖水袋；（3）对着手哈气；（4）用手搓；（5）用力拍手。提问学生：这五种方式中，哪些是通过温度更高的物体使手的温度升高的？引导学生发现——前三种（手放口袋、用暖水袋、哈气）的共同特点是用温度更高的物体使手的温度升高，这是热传递。后两种（搓手、拍手）的共同特点是温度升高的过程伴随着运动（做功）。由此引出改变内能的两种方式：热传递和做功。 【学生活动】分析五种方式，将（1）（2）（3）归为同一类（有温度更高的物体参与），将（4）（5）归为另一类（伴随自身运动——做功）。初步建立"热传递"和"做功"两种路径的意识。 环节八：知识点二——热传递和内能的改变（3分钟） 工件放入冷水中的热传递 【教师活动】展示热传递实例——把烧热的工件放到冷水中，工件会凉下来，冷水会变热，这是因为工件和冷水之间发生了热传递。分析：发生热传递的条件是物体间有温度差。热量从高温物体（工件）传向低温物体（冷水），高温物体内能减少，低温物体内能增加。热传递的实质是能量的转移（不是能量的转化）。总结：热传递可以改变物体的内能。 【知识点】热传递改变物体内能：发生热传递的条件——物体间有温度差。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：能量的转移。 【学生活动】理解热传递条件（温度差）→热量流向（高温→低温）→内能变化方向（高温减、低温增）。认识到热传递是能量的转移，不是产生新能量。 【设计意图】热传递改变内能的三个要素（条件、流向、方向）用"工件放入冷水"一个实例串起来讲解，比分散举多个例子更清晰。讲完热传递后自然过渡：还有一种改变内能的方式不需要高温物体的参与——做功。 环节九：知识点三——做功和内能的改变（10分钟） 摩擦做功：搓手 【教师活动】先以搓手和拍手为例讲解：两只手相互摩擦时，物体克服摩擦力做了功，手的内能增加、温度升高。这部分增加的内能是物体克服摩擦力做功转化而来的——机械能转化为内能。 【学生活动】从"搓手"生活中经验出发，理解做功改变内能的原理：克服摩擦力做功→机械能转化为内能→温度升高。 【知识点】做功可以改变物体的内能。摩擦做功：克服摩擦力做功→机械能转化为内能→物体内能增大，温度升高。 【教师活动】实验一——压缩空气做功：展示实验装置（配有活塞的厚玻璃筒，内放一小团脱脂棉）。引导学生预测：把活塞迅速压下去会发生什么现象？快速演示：用力压活塞，可以看到硝化棉燃烧。引导学生分析原因——活塞迅速压下去，压缩空气，外界对筒内的空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了硝化棉的燃点，硝化棉燃烧。 压缩空气实验：硝化棉燃烧 【学生活动】观察实验现象（硝化棉燃烧），分析原因：活塞压入→压缩空气→外界对空气做功→空气内能增大→温度升高→达到硝化棉燃点→燃烧。在这一连串因果链条中，关键环节是"外界对物体做功→物体内能增大"。 【知识点】实验一：外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高。现象：硝化棉燃烧。 【教师活动】实验二——气体对外做功：展示实验装置（烧瓶内盛少量水，盖紧瓶塞，向瓶内打气）。引导学生预测：向瓶内打气，当瓶塞跳起时，瓶内会有什么变化？快速演示：持续打气，瓶塞跳起瞬间，瓶内出现白雾。引导学生分析——持续打气使瓶内气压增大，瓶塞跳起时瓶内气体迅速膨胀，推动瓶塞获得动能，气体对外做了功。气体对外做功，内能减小，温度降低。瓶内的水蒸气遇冷液化成了小水滴，即我们看到的"白雾"。 瓶内打气实验：瓶塞跳起，瓶口出现白雾 【学生活动】观察实验现象（白雾），分析原因：瓶塞跳起→气体对外做功→气体内能减小→温度降低→水蒸气遇冷液化→形成白雾。关键环节是"物体对外做功→内能减小→温度降低"。与实验一构成对称关系：外界对物体做功→内能增大；物体对外做功→内能减小。 【知识点】实验二：物体对外做功，物体的内能减小，温度降低。现象：瓶塞跳起，瓶口出现白雾。 环节十：改变物体内能的方法总结（2分钟） 【教师活动】总结：改变物体内能的方法有两种——热传递和做功。对一个物体加热或者做功，就是使能量"流入"了物体的内部，物体的内能增加。反过来，物体也可以对外放热或者做功，从而释放内能。热传递的实质是能量的转移；做功的实质是能量的转化（其他形式的能与内能之间的相互转化）。两种方式在改变物体内能上是等效的——都能使物体的内能发生变化。 【学生活动】在学案上完成"改变内能的方式"归纳框图：热传递（能量转移）→吸热内能增大/放热内能减小；做功（能量转化）→外界对物体做功内能增大/物体对外做功内能减小。 【设计意图】两种改变方式的对称性总结是本节知识体系的收束点——"外界对物体/物体对外""吸热/放热""内能增/减"，三组对称关系要让学生自己归纳出来，而非教师包办。 环节十一：首尾呼应——解释嫦娥六号返回现象（2分钟） 【教师活动】回到课始的情境问题——为什么嫦娥六号返回地球时会出现"燃烧"现象？引导学生用"做功改变内能"来解释：嫦娥六号从月球返回地球时速度非常快，当它高速冲进地球大气层时，返回器表面与空气发生剧烈摩擦。物体克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使物体温度升高（可达2000℃以上），看起来就像"燃烧"一样。 【学生活动】用刚学的知识解释情境问题：返回器高速进入大气层→与空气剧烈摩擦→克服摩擦力做功→机械能转化为内能→温度急剧升高→出现"燃烧"现象。感受物理学知识解释真实科技场景的能力。 【过渡语】从情境引入到情境回归，首尾呼应的教学设计让学生在完整的问题链条中体会到"学以致用"的成就感。接下来我们把注意力放到概念辨析上——内能与机械能、温度与内能、热量与内能，它们之间的关系和区别是什么？ 环节十二：内能与机械能的辨析（3分钟） 【教师活动】以表格形式完整对比内能与机械能——定义：内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和；机械能是物体具有的动能和势能的总和（宏观）。研究层次：内能是微观——分子热运动；机械能是宏观——物体机械运动。影响因素：内能取决于温度、质量、状态；机械能取决于质量、速度、高度。存在情况：内能不可为0（一切物体都有内能）；机械能可以为0（静止在地面的物体无机械能）。带领学生在学案上填写完整对比表格。 【学生活动】完成学案上的内能与机械能对比表格，通过四个维度的对比建立清晰的概念边界——这是考试中辨析题的核心考点。 【设计意图】内能与机械能的对比表格将零散的概念区别系统化为结构化知识，便于学生记忆和检索。四个维度分别回答"是什么""从哪看""受什么影响""能不能为零"四个问题。 环节十三：温度、热量、内能的区别与联系（3分钟） 【教师活动】辨析三个核心概念——温度是表示物体冷热程度的物理量，是状态量；内能是物体内部所有分子动能和势能的总和，是状态量；热量是在热传递过程中传递的热的多少，是过程量。关键辨析：发生热传递时，高温物体内能减少，低温物体内能增加。但温度高不代表内能大——还要看质量和状态。另外，热量不能说"含有"或"具有"——热量是过程量，只有在热传递过程中才存在，所以不能说"一个物体含有多少热量"，只能说"物体吸收或放出了多少热量"。 【学生活动】在学案上完成温度、热量、内能的辨析表，重点记住三个高频易错点：①温度高不一定内能大；②热量不能说"含有"只能"吸收/放出"；③内能是状态量，热量是过程量。 环节十四：课堂小结（2分钟） 【教师活动】引导学生完成知识总结：1.内能——构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，单位是焦耳（J）。一切物体都有内能，内能永远不为0。2.影响内能的三个因素——温度（分子动能）、质量（分子数量）、状态（分子势能）。3.热传递改变内能——本质是能量的转移。发生热传递的条件是物体间有温度差。高温物体放热内能减少，低温物体吸热内能增加。4.做功改变内能——本质是能量的转化。外界对物体做功内能增大（压缩空气→硝化棉燃烧）；物体对外做功内能减小（瓶内气体推瓶塞→白雾）。5.温度、热量、内能的辨析——温度是状态量，内能是状态量，热量是过程量不能说"含有"。 【学生活动】对照小结内容，在学案上完成知识填空，检查自己是否掌握了内能定义、三种影响因素、两种改变方式、三类概念辨析。 环节十五：课堂练习（3分钟） 1.生活中"热"的含义非常丰富，以下对"热"的解释合理的是（　　） A.壶中的水很热中的"热"指的是内能 B.摩擦生热中的"热"指的是热量 C.物体吸热升温中的"热"是指温度 D.液化气燃烧时产生热中的"热"是指热量 【教师活动】讲解：选D。A——"水很热"中的"热"指温度高，不是内能；B——"摩擦生热"中做功产生的热是内能（增加了内能），不是热量；C——"吸热"中的"热"是热量，"升温"才是温度变化；D正确——燃烧产生的"热"是热量。本题训练学生对生活中"热"字的四种物理含义进行区分。 2.下列关于温度、热量、内能的说法正确的是（　　） A.同一物体温度升高，它的内能不一定增大 B.0℃的冰熔化成0℃的水，内能不变 C.物体温度越高，所含的热量越多 D.物体温度降低，可能是物体放出了热量 【教师活动】讲解：选D。A错——同一物体温度升高，分子动能增大，内能一定增大；B错——冰熔化需要吸热，内能增大（冰熔化成水增加的是分子势能）；C错——热量是过程量，不能说"含有"；D正确——物体温度降低可能是放出了热量，也可能是对外做了功。本题综合考察温度、热量、内能三者区别，是中考高频考点。 板书设计 13.3 内能 一、内能概念 定义：所有分子热运动动能与分子势能的总和 单位：焦耳（J） 一切物体都具有内能，内能永远不为0 二、影响内能的因素 温度（越高→分子动能越大） 质量（越大→分子数量越多） 状态（不同状态→分子势能不同，0℃水＞0℃冰） 三、改变内能的方式 热传递（能量转移）：有条件（温度差），流向（高→低），吸热增/放热减 做功（能量转化）：外界对物体做功→内能增大（压缩空气使硝化棉燃烧） 物体对外做功→内能减小（瓶内气体推瓶塞白雾） 四、概念辨析 机械能（宏观）vs 内能（微观）：机械能为0内能不为0 温度（状态量）vs 内能（状态量）vs 热量（过程量，不说"含有"） 教学反思 □ 本节是第十三章的核心概念课，内能概念的建立需要回顾分子动理论的知识——"分子在不停地做热运动→分子具有动能"和"分子间有作用力→分子具有势能"，这两步推理应当让学生自己说出来，而不是教师直接给出。 □ "静止在地面的足球没有机械能但有内能"是学生区分内能与机械能的关键锚点。建议请学生自己举一个"机械能为0但内能不为0"的例子，加深理解。 □ 影响内能大小的三个因素（温度、质量、状态），不要让学生死记结论，而是让他们总结归纳出规律：温度→影响分子动能，质量→影响分子数量（总能量底数），状态→影响分子势能。 □ 压缩空气和瓶内打气这两个实验形成了完美的对称关系——外界对物体做功→内能增大/物体对外做功→内能减小，两者的因果链条（做功方向→内能变化→温度变化→宏观现象）应当让学生自己完整复述一遍。如果实验演示存在安全风险（硝化棉燃烧），可用视频替代。 □ 温度、热量、内能三个概念的辨析是中考高频考点。其中"热量不能说含有、只能说吸收/放出"这个易错点需要专门强调。"温度高不一定内能大"的判断也要讲清条件——一个冰块温度再高，内能也可能比一桶温水小（质量不同）。 □ "热"字在生活中的四种含义（温度、内能、热量、热传递）可以用练习1来检验学生的区分能力。如果学生能准确说出每个选项中"热"字的物理含义，说明概念辨析到位。 学科网（北京）股份有限公司 $