10.2 内能（教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“内能”核心知识，涵盖内能概念、单位、与温度关系及改变方式。通过“钻木取火”传说和食材炙烤情境导入，衔接分子动理论及热量知识，搭建从宏观到微观的学习支架。 以核心素养为导向，类比机械能建构内能概念培养物理观念，对比辨析内能与机械能、热传递与做功发展科学思维，结合压缩空气引火等实验提升科学探究能力。实例丰富助学生理解抽象概念，助力教师突破难点，提升课堂效率。

10.2 内能（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 10.2 内能 教学 目标 物理观念 了解内能的概念；知道内能的单位是焦耳（J），理解内能与温度的关系；知道热传递和做功是改变物体内能的两种途径。 科学思维 运用类比方法（将宏观物体的动能、势能类比为分子的动能、势能）建立内能的概念；能通过分析实验现象和实例，归纳出改变内能的两种方式；能正确区分内能与机械能、温度与内能等易混淆概念。 科学探究 通过演示实验（如压缩气体做功、热传递实验等）观察内能的变化；经历“从生活现象到物理概念”的探究过程，学会用转换法显示不易直接观察的物理量变化。 科学态度 与责任 感受物理与生活的密切联系，能用内能知识解释“钻木取火”“流星现象”等生活与自然现象；关注内能在生产生活中的应用，体会物理学的实用价值。 教材 分析 本节选自沪科版（五四学制）九年级上册第10章“内能”的第2节。本章是热学知识模块的核心章节，此前第1节“热量 比热容”已经帮助学生初步建立了热量与比热容的概念，本节“内能”则依托分子动理论的基础，引领学生进一步从微观维度认识物体内部的能量形式。 本节内容分为“什么是内能”和“如何改变物体的内能”两个部分。教材首先结合分子热运动与分子间相互作用力的知识，引导学生建构内能的概念；再通过生活实例与实验探究，帮助学生认识改变内能的两种途径——热传递和做功。本节内容是学生在已学习机械能的基础上，进一步接触的更为抽象的能量形式，同时也为后续学习热机及其工作原理、热机效率等内容铺垫了基础，在整个热学知识体系中起着承上启下的关键作用。 学情分析 学生在八年级阶段已经学习了分子动理论的核心观点：分子在永不停息地做无规则运动，分子间同时存在引力与斥力，这为本节课从微观视角理解内能打下了坚实的知识基础。与此同时，学生在上一课时已经学习了热量与比热容的概念，对“热量”这一过程量已经形成初步认识，这能够帮助他们更好地理解热传递过程中内能的变化规律。不过，“内能”本身是相当抽象的概念，学生对其缺乏直观的感知与体验。 九年级学生已经具备一定的抽象思维能力与类比推理能力，能够依托宏观的机械能概念，类比推出微观层面的分子动能与分子势能。但内能作为微观层面分子动能与分子势能的总和，无法被直观观察感知，学生很容易将它与温度、热量等相近概念混淆，在理解“一切物体在任何温度下都具有内能”这一结论时，往往会存在认知障碍。 本节课内容与生活实际联系十分紧密，钻木取火、流星现象、暖宝宝取暖等都是学生熟悉的生活实例，很容易激发学生的学习兴趣。借助课堂演示实验与学生自主探究活动，既能提升学生的课堂参与感与学习体验感，也能有效培养学生的科学探究精神。 教学重点 1. 内能概念的建立。 2. 改变内能的两种方式——热传递和做功。 3. 内能与温度的关系。 教学难点 1. 内能概念的抽象性。 2. 内能与温度、热量的区分。 3. 热传递与做功改变内能的本质区别。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1. 播放“燧人氏钻木取火”的传说故事或图片，提问：“钻木为什么能取火？” 2. 展示图片：生鲜食材经火炙烤变得热气腾腾。提问：“食材吸收了炭火的热量后，自身的能量发生了怎样的变化？” 3. 引出课题：今天我们就来学习物体内部能量的奥秘——内能。 【设计意图】从古代智慧和生活情境导入，激发学习兴趣，引发认知冲突，为引出“内能”概念做铺垫。 观察图片、聆听故事，思考并回答问题。进入学习状态。 学习新课 什么是内能？ 【回顾旧知】运动的物体具有动能；被举高或发生弹性形变的物体具有势能。动能和势能统称为机械能。 【引导迁移】物体由大量分子组成，分子在永不停息地做无规则运动——运动的分子是否也具有动能？分子间存在引力和斥力——分子是否也具有势能？ 【引出概念】分子因热运动而具有的能叫做分子动能；分子间由于相互作用而具有的能叫做分子势能。物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。 【强调要点】 （1）内能的单位是焦耳（J）； （2）一切物体，不论温度高低，都具有内能； （3）内能是不同于机械能的另一种形式的能。 【对比辨析】内能与机械能的区别——内能是微观的，一切物体都有；机械能是宏观的，不一定所有物体都有。 【设计意图】运用类比方法，从学生熟悉的机械能迁移到陌生的内能概念，降低学习难度，突破教学难点。 【提出问题】物体的内能大小与哪些因素有关？  探究一：内能与温度的关系 （1）演示实验：在两个烧杯中分别盛有等质量的热水和冷水，同时滴入等量的蓝墨水，观察扩散快慢。 （2）引导分析：热水中的墨水扩散更快，说明热水中的分子运动更剧烈，分子动能更大——温度越高，内能越大。 探究二：内能与其他因素的关系 （1）引导思考：质量不同的同种物体，温度相同时，内能是否相同？ （2）结论：内能的大小还与物体的质量、体积、状态等因素有关。 【强调】温度是影响内能的重要因素，但不是唯一因素。描述内能大小时要注意表述的严谨性。 【归纳】温度升高，内能增加。物体的内能与物体温度有关。此外，内能还与物体的体积、状态有关。 【设计意图】通过实验和实例分析，让学生从感性认识上升到理性认识，理解内能的影响因素，培养科学探究能力。 【例题1】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 【例题2】小梦利用几杯水进行简单的物理实验，如下图所示，四杯水中内能最大的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 回顾机械能的知识。在教师引导下，通过类比推理建构内能概念。记录概念要点。尝试举例说明内能与机械能的区别。 观察实验现象，记录并分析。思考并回答问题。归纳影响内能大小的因素。 学习新课 如何改变物体内能 【提出问题】既然内能可以发生变化，那么怎样改变物体的内能？ 方式一：热传递 （1）展示情境：①冬天用暖手袋取暖；②发烧时用退热贴降温。 （2）引导分析：热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。 （3）强调：热传递改变内能的实质是内能的转移。 方式二：做功 （1）演示实验：压缩空气引火仪实验——将硝化棉放入厚玻璃筒底部，快速向下按压活塞，观察现象。 （2）引导分析：活塞对气体做功，气体内能增加，温度升高，引燃硝化棉——做功可以改变内能。 （3）拓展举例：钻木取火、流星现象（摩擦生热）、搓手取暖等。 （4）强调：做功改变内能的实质是能量的转化（其他形式的能转化为内能）。 【提出问题】天冷时，我们可以把手放在暖手袋上取暖（热传递），也可以搓搓手取暖（做功）。 【思考讨论】两种方式都能让手暖和起来，说明它们在改变内能方面具有什么关系？ 【对比总结】热传递和做功在改变内能上是等效的，但本质不同——热传递是内能的转移，做功是能量的转化。 【设计意图】通过生活实例和演示实验相结合的方式，让学生直观感受改变内能的两种途径，理解其本质区别，突破教学难点。 【例题3】炎炎夏日，小红的杯子里有200克热水，口感较烫，她耐心等待水自然冷却后才喝。此过程中，水的内能_______（选填“减小”、“不变”或“增大”），水的内能是通过_______的方式改变的。 【答案】 减小 热传递 【例题4】如图所示，厨师在拉面的过程中，不断地甩打面条，在此过程中面条内能______（选填“增大”或“减小”或“不变”）这是通过______的方式改变内能；而下面条时，通过______的方式将面条煮熟（最后两空均选填“做功”或“热传递”）。 【答案】 增大 做功 热传递 【例题5】关于内能、温度和热量，以下说法正确的是（　　） A．物体的内能增大，一定吸收热量 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．内能小的物体可能将热量传递给内能大的物体 D．物体的内能可能为0 【答案】C 观察生活情境和演示实验，记录现象。分析实验原理。归纳改变内能的两种方式，填写对比表格。 课堂练习 1．火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃。前者是用________的方法使火柴燃烧，后者是用________的方法使火柴燃烧，这两种方法改变物体内能的效果是________（选填“等效”或“不等效”）的。 【答案】 做功 热传递 等效 【详解】[1]火柴可以擦燃，将机械能转化为内能，涉及能量的转化，故是做功改变内能，使火柴燃烧。 [2]火柴也可以放在火上点燃，热量从火传递到火柴，仅仅涉及能量的转移，不涉及能量的转化，是热传递的方式改变内能，使火柴燃烧。 [3]做功和热传递都可以增加内能，也可以使内能减小，改变内能的效果是等效的。 2．完全解冻后，牛排继续吸收热量，下列说法中正确的是（　　） A．温度一定升高 B．温度可能降低 C．内能一定增大 D．内能可能不变 【答案】C 【详解】完全解冻后，牛排继续吸收热量，热量是热传递过程中转移的能量，物体吸收热量，其内能一定增加，但是温度不一定升高，还可能保持不变，故ABD错误，C正确。 故选C。 3．关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（　　） ①物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能 ②改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式 ③两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 ④一切物体都具有内能，而不一定具有机械能 A．只有 B．只有 C．只有 D．只有 【答案】D 【详解】①内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。一切物体在任何温度下都具有内能，因为分子在永不停息地做无规则运动，所以0℃的物体也具有内能，故①错误； ②改变物体内能的方法有很多，比如摩擦生热、锻打物体、热传递等，但从本质上来说，只有做功和热传递两种方式。做功是其他形式的能与内能之间的相互转化，热传递是内能从高温物体转移到低温物体。故②正确； ③两物体相互接触时，发生热传递的条件是存在温度差，热量总是自发地从温度高的物体转移到温度低的物体，而不是从内能大的物体转移到内能小的物体。例如，一小杯高温水的内能可能小于一大桶低温水的内能，但热量会从高温的小杯水传递到低温的大桶水。故③错误； ④一切物体都具有内能，因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动且分子间存在相互作用力。而机械能是物体由于机械运动而具有的能，与物体的机械运动情况有关，物体静止且处于参考平面时机械能可能为零，但内能不为零，故④正确。 综上，故D正确，ABC错误。 故选D。 4．一颗子弹射入沙袋的过程中，由于子弹与沙袋的摩擦（    ） A．子弹内能增加，沙袋内能减少 B．子弹内能减少，沙袋内能增加 C．子弹内能增加，沙袋内能增加 D．子弹内能减少，沙袋内能减少 【答案】C 【详解】子弹射入沙袋的过程中，由于摩擦力的作用，子弹和沙袋之间会产生热量，这些热量会使子弹和沙袋的内能都增加。因此，子弹和沙袋的内能都会增加。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．冰在熔化过程中吸收热量，温度和内能均不变 B．物体内能增加，一定是吸收了热量 C．水的温度越高，所含热量越多 D．热量可以从内能小的物体传到内能大的物体 【答案】D 【详解】A．冰是晶体，熔化过程中吸收热量，温度不变，但内能增加（因为吸热），故 A 错误； B．物体内能增加的方式有两种：吸热或外界对物体做功（如压缩气体），并非一定是吸热，故 B 错误； C．热量是过程量（描述 “吸收 / 放出” 的能量），不能说物体 “含有热量”，故 C 错误； D．热量传递的条件是 “存在温度差”，与内能大小无关。例如：内能小的高温物体（如少量沸水）可以向内能大的低温物体（如大量冷水）传递热量，故D 正确。 故选 D。 6．中国面食文化源远流长。 (1)如图（a）所示是长安臊子面，据传其起源可以追溯至西周时期，与文王武王的故事有着千丝万缕的联系。煮面时，将面条放入沸水中，面条的内能会_______（选填“增加”或“减少”），最终面条与水的温度相同，它们之间_______（选填“会”或“不会”）再发生热传递。 (2)油糕是西安比较常见的特色小吃，是用油炸的一种糕点，呈椭圆形状，馅一般是红糖或者白糖，吃起来既甜又软绵，如图（b）所示是炸油糕的照片。下列说法正确的是（　　） A．刚出锅的油糕很烫，是因为油糕含有的热量多 B．油糕刚入油锅时，油将温度传递给油糕 C．从油锅里捞出炸好的油糕后一段时间，油糕的内能减小 D．烧油时，油锅里的油在沸腾后温度不断上升，内能不断增大 【答案】(1) 增加 不会 (2)C 【详解】（1）[1]煮面时，面条吸收沸水的热量，内能增加。 [2]热传递的条件是存在温度差，当面条与水温度相同时，不存在温度差，便不会再发生热传递。 （2）A．热量是过程量，不能说物体含有多少热量，刚出锅的油糕很烫是因为其温度高，故A错误； B．油糕刚入油锅时，是油将热量传递给油糕，而非温度，故B错误； C．捞出油糕后，油糕向外界散热，内能减小，故C正确； D．烧油时，油锅里的油在沸腾后温度保持不变，故D错误。 故选C。 7．小明在探究“内能的改变方式”时做了如图实验。 (1)烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”），这是通过________（选填“热传递”或“做功”）的方式改变了瓶内气体的内能； (2)继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶口有“白雾”出现；这是因为瓶内气体对外做功后，内能________（选填“增大”“减小”或“不变”），温度________（选填“升高”“降低”或“不变”）的缘故； (3)我们发现，用这种方式改变物体的内能时，能量是在气体内能和________能之间相互转化的。 【答案】(1) 增大 做功 (2) 减小 降低 (3)机械 【详解】（1）[1][2]给瓶内打气时，外界对瓶内气体做功，气体的内能增大，这是通过做功的方式改变内能。 （2）[1][2]瓶塞跳起时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶内水蒸气遇冷液化成小水滴，形成“白雾”。 （3）做功改变内能的过程，是内能与机械能之间的相互转化（打气时机械能转化为内能，瓶塞跳起时内能转化为机械能）。 板书设计 10.2 内能 一、内能： 定义：物体内部所有分子无规则运动的动能与分子势能的总和。 普遍性：一切物体在任何情况下都具有内能。 影响因素：物体的内能与 温度、质量、体积和状态等有关。同一物体，温度升高，内能增加（增大）。 二、改变内能的两种方式： 1. 热传递： 条件：存在温度差。 实质：内能的转移。 2. 做功： 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。 实质：内能的 转化（或能量的转化）。 做功和热传递对改变内能是等效的，但实质不同。 教学反思 成功之处 类比方法有效突破难点：内能是微观概念，较为抽象。教学中从学生熟悉的机械能（动能、势能）出发，通过“分子运动类比物体运动”“分子间作用力类比弹簧弹力”的类比推理，引导学生自然过渡到分子动能和分子势能的概念，有效降低了学习难度。 对比辨析清晰透彻：通过表格对比内能与机械能的区别、热传递与做功的本质区别，帮助学生厘清易混淆概念，建构清晰的知识结构。 不足与改进 压缩空气引火实验成功率有待提高：该实验受环境温度和湿度影响较大，有时硝化棉不能成功引燃，影响课堂效果。改进：可提前进行预实验，调整硝化棉的用量和活塞下压的速度；也可准备实验视频作为备用方案；同时可增加“气体对外做功内能减少”的实验（如试管中水蒸气将塞子冲出），使实验更加完整。 内能与温度的关系表述需严谨：学生可能得出“温度越高，内能越大”的片面结论，忽略质量、状态等因素的影响。改进：在教学中多次强调“在质量、状态等条件相同时”，引导学生养成严谨表述的习惯。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $