2.2 物体的内能 （教学设计）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学教学设计聚焦物体的内能，涵盖内能微观构成、改变方式、比热容、热值及化学反应能量变化。通过燃气灶烧水场景导入，从生活现象切入，承接机械能知识，为能量守恒学习搭建递进式支架。 此设计以多组实验为核心，如压缩空气升温、瓶塞冲开白雾等探究实践，结合分子动能势能类比构建微观模型，体现科学思维与探究实践素养。融入汽车能耗环保教育，培养态度责任，助力学生直观理解概念，提升实验能力，为教师提供清晰教学流程与丰富资源，高效落实教学目标。

第2节 物体的内能（教学设计） 年级 九年级 学科 科学 教师 课题 第2节 物体的内能 教学 目标 科学观念：明晰内能微观构成，掌握比热容、热值概念，分清吸放热化学反应能量变化。 科学思维：辨析做功热传递改变内能本质，熟练运用公式完成热量与燃料放热计算。 态度责任：依托实验感知能量转化规律，树立节约能源、降低废气污染的环保观念。 教材 分析 本节内容位于九年级上册第二章第二节，第一课时介绍内能概念与改变内能的两种途径，第二课时引入比热容并讲解热量计算方法，第三课时拓展燃料热值与化学反应中的能量变化。教材从生活烧水场景切入，由微观分子动能、势能引出内能定义，通过多组课堂实验对比热传递和做功改变内能的区别，再以海滩昼夜温差引出比热容概念并配套计算公式，最后结合生活各类燃料讲解热值，补充吸热放热化学反应，搭配汽车能耗内容渗透节能环保理念。知识由微观到宏观，由基础概念到定量计算，层层递进，承接之前能量转化相关内容，也为后续能量守恒完整学习搭建基础。 学情 分析  学生已经学习宏观物体的机械能，具备动能、势能基础认知，能够理解运动物体和被抬高物体具备能量，但尚未建立微观分子具备能量的思维。学生熟悉烧水、摩擦生热等生活热现象，能直观感知温度变化，却无法从分子热运动角度解释内能变化原因，容易混淆内能与机械能，难以区分热量与内能两个概念。学生具备基础分组实验操作能力，可完成压缩空气、瓶塞冲开等简易实验，对于定量计算比热容、燃料放热公式运用容易出现温度变化量判断失误。学生对生活、自然中的热现象探究兴趣浓厚，但对能量转化、转移的内在逻辑梳理能力不足，需要借助实验现象辅助建立微观认知。 教学重点 掌握内能概念，理解两种改变内能的方式，会运用比热容、热值公式计算热量。 教学难点 理解内能微观本质，区分能量转移与转化，灵活运用热量计算公式解题。 教学 器材 茶壶、透明塑料针筒、探针温度计、烧瓶、气筒、水、酒精、铁屑、烧杯、玻璃片、氢氧化钡晶体、氯化铵晶体、镁条、稀盐酸、天平。 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 展示燃气灶烧水图片，提出水升温过程内能变化相关问题，抛出内能定义与改变方法两个核心疑问，引出本节课学习内容。 观察烧水场景，思考内能相关问题，激发对内能知识的探究欲望。 新知讲授 一、讲解分子动能、分子势能，用运动子弹、苹果、压缩弹簧类比微观分子能量，板书内能定义，组织思考讨论，引导学生区分内能与机械能。 思考与讨论 （1）为什么说无论是高温物体还是低温物体，都具有内能？ 一切物体，不论温度高低，其内部的分子都处在永不停息的无规则运动中，且分子间存在相互作用，因此一切物体都具有内能。 （2）为什么说内能是不同于机械能的一种形式的能？ ①机械能是物体宏观整体的能量，内能是内部微观分子的总能量。 ②机械能可为零，一切物体内能都不为零。 二、展示汤勺放热、冰箱冷藏食物等实例，讲解热传递发生条件，板书热量定义，明确热量描述规范，讲解热传递实质，组织学生交流生活实例。 思考与讨论：金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能增大；食品放入冰箱，温度降低，内能减小；毛巾放在取暖器旁，温度升高，内能增大。想一想：在这些现象中，物体的内能为什么会改变？ 温度不同的两个物体之间会发生热传递，热传递可以改变物体的内能。 思考与讨论：再列举一些日常生活中通过热传递改变物体内能的事例。 ①把冰块放在常温饮料里，冰块吸热融化、饮料内能减小变凉； ②感冒时额头敷冷毛巾，额头热量传给毛巾，头部内能减少退热。 三、做功改变物体内能：演示压缩针筒空气、烧瓶打气冲开瓶塞两组实验，展示温度计示数与瓶内白雾变化，讲解做功对内能的影响规律，阐释做功改变内能实质，组织讨论铁屑升温相关问题。 思考与讨论：在远古时代，“钻木取火”是人类常用的一种取火方法。钻木为什么能获得火呢？ 钻木时克服摩擦做功，机械能转化为内能，使木头内能增加、温度升高，达到木头的着火点后木头就会燃烧起火。 探索活动 （1）先在300mL透明塑料针筒前端钻一个小孔，插入探针温度计，并用热塑胶密封。 （2）先向外拉动针筒活塞，使针筒内空气体积达到最大，再堵住针筒口，用力压缩针筒内的空气，观察探针温度计示数变化：升高，说明针筒活塞压缩空气做功，使空气内能增加。 （3）在烧瓶内装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒给瓶内打气，当塞子跳出时，观察瓶内的变化，解释这种现象的原因。 烧瓶内出现白雾。打气时，外界对瓶内气体做功，气体的内能增大、温度升高，水和酒精汽化；瓶内气体冲开瓶塞对外做功，内能减小、温度降低，水和酒精液化成小水珠形成白雾。 （4）实验中，通过什么途径改变了针筒和烧瓶内空气的内能？ 通过做功的途径改变内能。 思考与讨论：瓶子里装着一些铁屑，可以用什么方法使铁屑的内能增加？如果你没有看到内能改变的过程，单凭铁屑温度的升高，你能说出究竟采用了什么方法吗？ ①用力晃动瓶子（做功）；②将瓶子放入热水中加热（热传递）等。单凭温度升高不能确定采用了哪种方法，因为做功和热传递改变内能的效果是等效的。 四、热的本质拓展阅读：安排学生阅读热的本质材料，讲解热质说、热动说核心观点，介绍伦福德与焦耳的实验贡献，梳理人类对热的认知发展过程。 五、比热容概念及特性：以海滩昼夜温差引入知识点，讲解比热容定义、符号与单位，出示常见物质比热容表格，讲解水比热容大对应的各类应用，引导对比水和砂石吸热差异。 六、热量计算：由比热容定义推导吸热公式Q吸=cm(t-t₀)，引导学生推导放热公式Q放=cm(t₀-t)，板书两道计算例题，分步书写解题步骤，强调温度变化量计算要点。 思考与讨论：如果用m表示物体的质量，t0表示物体原来的温度，t表示物体吸热后的温度，Q吸表示物体吸收的热量，你能根据比热容的定义写出比热容的表达式吗？ c=Q吸/m（t-t0）。 思考与讨论：如果要计算物体降温时放出的热量，热量计算公式会有什么不同？ Q放=cm（t0-t）。 【例题1】将一块质量为5kg、温度为10℃的铁块加热到200℃，铁块吸收了多少热量？ 解：铁块质量m=5kg，铁块加热前的温度t0=10℃，铁块加热后的温度t=200℃，查表得铁的比热容c=0.46×103J/（kg・℃）。 铁块吸收的热量： Q吸=cm(t−t0) =0.46×103J/（kg・℃）×5kg×(200℃−10℃) =4.37×105J 答：铁块吸收的热量是4.37×105J。 【例题2】某家用电热水器的水箱内盛有50kg水，加热一段时间后，水吸收了8.4×106J的热量，升高的温度是多少？ 解：水的质量m=50kg，水吸收的热量Q=8.4×106J，查表得水的比热容c=4.2×10³J/（kg・℃）。 根据公式：Q吸=cm(t−t0)=cm∆t，可得∆t=Q吸/cm ∆t=Q吸/cm =8.4×106J/[4.2×10³J/（kg・℃）×50kg] =40℃ 答：升高的温度是40℃。 七、展示各类燃料图片，讲解燃料燃烧的能量转化，给出热值定义与两类单位，板书热值计算公式Q放=mq，结合汽油例题完整演算，点明计算注意事项。 【例题】从表可以查到汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，所以如果给汽车加30kg汽油，计算完全燃烧放出的热量。 解：已知汽油的热值q=4.6×107J/kg，汽油的质量m=30kg。 根据公式q=Q/m，可得Q放=mq Q放=mq =30kg×4.6×107J/kg =1.38×109J 答：完全燃烧放出的热量是1.38×109J。 八、化学反应中的能量变化：开展两组化学实验，分别演示氢氧化钡与氯化铵、镁条与稀盐酸反应，指导学生触摸容器外壁感受温度，归纳吸放热反应能量转化，列举常见反应实例。 探索活动 （1）用研钵将约20g氢氧化钡Ba(OH)2晶体磨成粉末，倒入一只小烧杯中。在一玻璃片上洒少量水，并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10g氯化铵（NH4Cl）晶体，用玻璃棒迅速搅拌后静止片刻，提起小烧杯，记录观察到的现象：玻璃片粘在烧杯底部。 （2）将一段镁条(Mg)放入试管中，加入少量稀盐酸(稀HCl)，用手触摸试管外壁：试管外壁发烫。 （3）将上述两个实验反应后容器温度变化情况填到记录表中。 实验反应 反应后容器温度变化 反应吸热/放热 Ba(OH)2与NH4Cl 温度下降 吸热 Mg与HCl 温度升高 放热 九、汽车能耗与节能环保：出示汽车能量分配扇形图，讲解燃料能量损耗路径，介绍尾气中的有害污染物，引导学生思考节能减污可行措施。 记录分子动能势能知识点，梳理内能与机械能的区别。 列举热传递生活实例，理解热量仅存在于能量转移过程。 观察两组实验温度、白雾变化，记录做功改变内能的现象。 阅读热本质史料，梳理两种热学观点发展脉络。 对比水与砂石吸热差异，熟记水比热容大的各类应用。 跟随例题演算热量公式，规范书写计算步骤。 记忆热值计算公式，独立完成燃料放热相关计算练习。 观察化学反应温度变化，区分吸热反应与放热反应。 阅读汽车能耗资料，树立节约能源减少污染的意识。 课堂练习 1．西湖龙井以“色绿、香郁、味醇、形美”四绝闻名。小科发现喝茶过程中蕴含着丰富的科学知识，下列说法合理的是（　　） A．杯口冒出的“白气”是水汽化形成的 B．向杯口不断吹气是通过做功来降温 C．热茶有内能，冷的茶就不具有内能 D．茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动 【答案】D 【解析】A．杯口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气上升过程中遇冷液化成的小水滴，故A不符合题意； B．向杯口不断吹气，可以加快空气流动速度，加快蒸发，蒸发吸热，可以带走部分热量，这是通过热传递来降温的，故B不符合题意； C．一切物体、在任何温度下都有内能，热茶有内能，冷的茶也具有内能，故C不符合题意； D．茶香扑鼻是扩散现象，说明茶香分子在不停地做无规则运动，故D符合题意。 2．下列情境中，改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是（　　） A．钻木取火 B．酒精灯加热 C．压缩空气 D．弹出瓶塞 【答案】B 【解析】“蒸”“烤”时，物体吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递改变物体的内能。 A．钻木取火时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故A不符合题意； B．酒精灯加热时，液体吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递改变物体的内能，故B符合题意； C．压缩空气时，对空气做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C不符合题意； D．打气时，瓶内空气对瓶塞做功，将瓶塞推出，内能转化为机械能，是通过做功改变物体的内能，故D不符合题意。 3．关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（　　） ①物体的温度越高，所含的热量就越多 ②物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能 ③两物体相互接触时，热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体 ④物体吸收热量，温度不一定升高 A．①③ B．②③ C．①② D．③④ 【答案】D 【解析】①热量属于过程量，不能用含有多少来描述，故①错误； ②内能与物体的温度、质量和状态等因素有关，是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和。任何物质在任何温度下都具有内能，故②错误； ③温度差是发生热传递的必要条件，两物体相互接触时，热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体，故③正确； ④晶体熔化时吸收热量，但温度保持不变，故④正确。 4．关于温度、热量、内能、比热容，以下说法正确的是（  ） A．一块0℃的冰没有内能，它的分子不会运动 B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高 C．一个物体温度升高了，它的内能一定增加 D．物体的质量越大，温度越高，它的比热容就越大 【答案】C 【解析】A．一切物体的分子都在永不停息地做无规则的运动，所以任何物体都有内能，0℃的冰也具有内能，故A错误； B．一个物体吸收了热量，它的温度不一定会升高，如晶体熔化时，持续吸热，温度不变，故B错误； C．内能大小与温度、质量有关，一个物体温度升高了，它的内能一定增加，故C正确； D．比热容是物质的一种特性，与吸收或放出的热量、温度、质量都没有关系，故D错误。 5．湿地被称为“地球之肾”，能调节空气的湿度和温度，其中能调节温度主要是因为水的（　　） A．热值大 B．密度大 C．流动性大 D．比热容大 【答案】D 【解析】湿地含有大量的水，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，故能有效调节周围环境的气温，故D符合题意，ABC不符合题意。 6．质量相等的水、铝块、铜块和水银（），它们的温度分别从20℃降低到10℃，放出热量最多的是（　　） A．水 B．铝块 C．铜块 D．水银 【答案】A 【解析】质量相等的水、铝、铜、水银，因为，从20℃降低到10℃降低相同的温度，由可知，质量相同的不同物质，降低相同的温度，比热容大的放出的热量多，比热容小的放出的热量少，所以，即：水放出的热量最多，故A符合题意，BCD不符合题意。 7．长征十号‌（载人登月主力）于2026年2月成功完成‌低空演示验证+梦舟飞船逃逸试验‌，验证了海上网系回收关键技术，为后续可复用载人火箭奠定基础。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（  ） A．比热容大 B．热值大 C．所含热量多 D．内能大 【答案】B 【解析】火箭选用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值大，完全燃烧相同质量的液态氢能释放出更多的能量，可为火箭提供强大动力。故选B。 8．下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 【答案】D 【解析】AC．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度和质量无关，一瓶酒精用去三分之一后，质量减小，热值不变，故AC错误； B．根据可知，燃料完全燃烧放出的热量与热值、质量有关，故B错误； D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，它表示的意义是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是3.0×107J，故D正确。 9．下列关于温度、内能、热量及比热容和热值的说法中正确的是（　　） A．内能不相等的两物体间也可能会发生热传递 B．一个物体的温度越高，它能放出的热量越多 C．一个物体吸收了热量，它的内能将增加，其温度一定升高 D．一种燃料的质量减半，它的比热容不变，但其热值将减半 【答案】A 【解析】A．热传递的条件是温度差，与两物体的内能大小无关，故A正确； B．由知道，物体吸、放热与物体的比热容、质量、温度变化量大小有关，故B错误； C．晶体在熔化时，吸收热量，其内能增大，但温度不变，故C错误； D．热值是指燃料完全燃烧时所放出的热量，是燃料的一种特性，与其质量无关，故D错误。 课 堂 小 结 1.内能 （1）定义：构成物质所有分子热运动动能与分子势能总和 （2）特点：一切物体都有内能，温度越高内能越大 2.改变内能的两种方式 （1）热传递：内能从高温物体转移至低温物体 （2）做功：外界对物体做功内能增加，物体对外做功内能减少 3.比热容 （1）定义：单位质量物质升高1℃吸收的热量，单位J/(kg・℃) （2）计算公式：Q吸=cm(t-t₀) 4.燃料热值 （1）定义：1kg燃料完全燃烧放出的热量，单位J/kg （2）计算公式：Q放=mq 5.化学反应能量变化 （1）放热反应：化学能转化为内能 （2）吸热反应：内能转化为化学能 板 书 设 计 作 业 设 计 教学反思 本节课依托生活热现象与多组课堂实验推进教学，学生能直观观察温度、物态变化现象，快速记住内能基础概念与两种改变内能的途径。多数学生难以建立微观分子运动与内能的关联，容易混淆热量、内能、温度三者概念，运用比热容、热值公式计算时常混淆温度变化量。实验操作环节分组分工不够清晰，部分学生仅旁观未动手操作，对于做功与热传递能量变化本质区分模糊。后续教学增加分子运动微观示意图辅助理解，增设概念辨析专项习题，划分固定实验小组明确操作分工，增加计算题课堂演练，强化能量转移与转化逻辑梳理。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $