12.1 内能（教学设计）物理新教材沪粤版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦内能概念、影响因素及改变方式，通过复习分子动理论和机械能，类比宏观物体动能势能与微观分子运动及相互作用，搭建从宏观到微观的学习支架，引导学生建立内能概念。 以核心素养为导向，通过类比推理（科学思维）构建内能微观模型，结合压缩空气引火仪实验（科学探究）直观展示做功改变内能，联系搓手取暖等生活实例（科学态度）激发兴趣，帮助学生理解抽象概念，提升教师教学效率。

第1节 内能（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 内能 教学 目标 物理观念 了解内能的概念，知道内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。知道一切物体在任何情况下都具有内能。知道改变物体内能的两种方式：做功和热传递，并理解它们在改变内能上是等效的。 科学思维 通过类比机械能，建立内能的微观模型，培养抽象思维和类比推理能力。能区分内能与机械能，分析温度、质量、状态等因素对内能的影响。 科学探究 通过观察压缩空气引火仪、气体膨胀做功等实验，探究做功改变物体内能的过程。通过观察热水与冷水混合、摩擦生热等现象，归纳改变内能的途径。 科学态度 与责任 体验物理知识与日常生活的紧密联系，激发探索微观世界的兴趣。关注能源利用中的能量转化问题，树立节能意识。 教材 分析 本节内容是热学部分的基础，起着承上启下的作用。此前学生已学习了分子动理论初步知识（分子在运动、分子间有作用力），此后将学习热量、比热容及热机。教材从宏观的机械能引入，通过类比提出微观的“内能”，降低了概念建立的难度。随后重点探讨改变内能的两种途径，为后续学习热力学第一定律打下基础。内能概念的抽象性是教学的挑战，需借助多媒体动画和直观实验辅助理解。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已掌握分子动理论的基本观点，知道分子在不停地做无规则运动且分子间存在相互作用力，具备了一定的微观想象基础。 2. 思维能力分析：九年级学生具备一定的逻辑推理能力，但将宏观机械能与微观内能进行类比迁移时可能存在困难，容易混淆“内能”与“机械能”。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对“钻木取火”、“压缩气体点火”等神奇实验现象充满好奇，乐于动手参与，但在分析能量转化本质时需教师引导。 教学重点 内能概念的建立及其影响因素。 改变物体内能的两种方式：做功和热传递。 教学难点 理解内能是微观能量，与宏观机械能的区别。 理解做功改变内能的实质是能量的转化，热传递改变内能的实质是能量的转移。 教学 器材 多媒体PPT（含分子运动动画、内能微观模拟视频）、压缩空气引火仪、乙醚棉花、厚壁玻璃筒、活塞、烧杯、热水、冷水、铁丝、砂纸、打气筒、气嘴漏气的篮球等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1.复习提问： 分子动理论的主要内容是什么？ 运动的足球具有什么能？被举高的石块具有什么能？发生弹性形变的弹簧具有什么能？ 2.创设情境： 展示图片：飞奔的汽车（具有机械能） vs 静止在桌面上的热水杯（没有机械能，但有热能）。 提出问题：静止在桌面上的热水杯，虽然宏观上没有运动和高度，但它内部的分子在运动吗？分子之间有作用力吗？如果分子在运动且有相互作用，它们是否具有能量？这种能量叫什么？ 【学生活动】 回忆并回答：分子在不停做无规则运动，分子间存在引力和斥力。 思考并推测：既然分子在运动且有相互作用，应该也具有能量。 进入新课学习情境。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、内能的概念 【教师引导与类比】 宏观类比： 运动的物体具有动能。 相互吸引或排斥的物体具有势能。 动能 + 势能 = 机械能。 微观迁移： 构成物质的分子在不停地做无规则运动 分子具有分子动能。 分子之间存在相互作用的引力和斥力 分子具有分子势能。 定义得出： 物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。 【关键点拨】 普遍性：一切物体，不论温度高低、状态如何，都具有内能。 追问：0℃的冰有内能吗？ 解析：有。因为分子仍在运动，只是运动剧烈程度不同。 区别： 机械能：与物体整体的宏观运动情况（速度、高度、形变）有关。可以为零（如静止在地面的物体）。 内能：与物体内部分子的微观运动和相互作用有关。永远不为零。 【例题1】 关于内能，下列说法正确的是（ ） A. 0℃的冰块内能为零 B. 温度高的物体内能一定大 C. 运动的物体一定比静止的物体内能大 D. 一切物体在任何情况下都具有内能 【答案】 D 【解析】 A错，一切物体都有内能；B错，内能还与质量、状态有关，一杯开水可能比一湖冷水的内能小；C错，机械能与内能无关；D对。 通过机械能的类比，知道内能的概念。 做例题1，理解内能的概念。 学习新课 二、影响内能大小的因素 【师生讨论】 内能的大小与哪些因素有关？请结合分子动理论分析。 温度： 温度越高 分子无规则运动越剧烈 分子动能越大 内能增大。 结论：同一物体，温度升高，内能增加。 质量： 质量越大 分子数目越多 分子动能和势能的总和越大 内能增大。 例子：一桶水比一杯同温度的水内能大。 状态（体积）： 物质状态改变（如冰熔化成水） 分子间距改变 分子势能改变 内能改变。 注意：晶体熔化时，吸热但温度不变，内能增加（主要增加分子势能）。 【归纳】 影响内能的因素：温度、质量、状态（体积）、物质种类。 通过讨论，归纳影响内能大小的因素。 学习新课 三、改变内能的方式 【过渡】 既然内能可以变化，那么如何改变物体的内能呢？ 方式一：热传递 【演示实验/生活实例】 将冷水倒入热水中，混合后温度趋于一致。 冬天用暖水袋取暖；夏天喝冰镇饮料降温。 【分析与论证】 条件：物体之间存在温度差。 方向：热量从高温物体传向低温物体（或从物体的高温部分传向低温部分）。 结果：高温物体内能减小，低温物体内能增大，直到温度相同（热平衡）。 实质：内能的转移（能量形式未变，只是位置/对象变了）。 方式二：做功 【探究实验1：对物体做功，内能增加】 器材：压缩空气引火仪（厚壁玻璃筒、活塞、硝化棉或乙醚棉花）。 步骤： 在玻璃筒底部放一小团浸有乙醚的棉花。 迅速向下压活塞。 现象：棉花燃烧。 分析：活塞对筒内空气做功 空气内能增加 温度升高 达到乙醚着火点。 结论：对物体做功，物体的内能增加。（机械能 内能） 【探究实验2：物体对外做功，内能减小】 器材：装有少量水的烧瓶、打气筒、瓶塞。 步骤： 向瓶内打气，当瓶塞跳起时，观察瓶内现象。 现象：瓶塞跳起，瓶口出现白雾。 分析：瓶内气体推动瓶塞做功 气体内能减小 温度降低 水蒸气液化成小水珠（白雾）。 结论：物体对外做功，物体的内能减小。（内能 机械能） 【生活实例分析】 搓手取暖：摩擦做功，内能增加。 钻木取火：摩擦做功，内能增加。 弯折铁丝发热：做功，内能增加。 气体膨胀推动活塞：对外做功，内能减小。 【归纳对比】 改变方式 热传递 做功 条件 存在温度差 有力且在力的方向上有位移 实质 内能的转移 能量的转化（机械能 内能） 效果 高温 低温 对物体做功 内能增；物体对外做功 内能减 等效性 两者在改变物体内能上是等效的 【例题2】 下列事例中，通过做功改变物体内能的是（ ） A. 阳光晒热棉被 B. 冬天搓手变暖 C. 用热水袋取暖 D. 冷气使房间温度降低 【答案】 B 【解析】 A、C、D 均是通过热传递改变内能；B 是克服摩擦做功，将机械能转化为内能。故选 B。 根据生活实例，分析热传递改变内能的方式，以及发生的条件。 进行探究，分析做功改变内能的方式，以及内能的变化。 总结做功和热传递改变内能的区别。 做例题2并进行交流回答。会运用热量公式进行有关计算。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图甲所示，足球在空中飞行，运动的足球具有________能；如图乙所示，运动的分子像运动的足球一样，也具有________能；温度越高，分子具有的该能越________。 【答案】 动 动 大 【详解】运动的宏观物体具有动能，空中飞行的足球处于运动状态，因此具有动能。 分子作为微观粒子，同样在永不停息地做无规则运动，类比运动的宏观足球，运动的分子也具有分子动能。 同一个物体，温度越高，分子无规则运动的速度越剧烈，对应的分子动能就越大。 2．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 【详解】ABD．喝热水、抱热水袋、向手心哈气，都是热量从高温物体转移到人体，属于热传递改变内能，故ABD不符合题意； C．搓手搓脸时克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于做功改变内能，故C符合题意。 故选C。 3．如图所示，在炽热的铁水和寒冷的冰山中，________（选填“炽热的铁水”、“寒冷的冰山”或“两者”）具有内能。 【答案】两者 【详解】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；因为一切物体内的分子都在做无规则运动，所以一切物体都具有内能。 4．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（     ） A．100℃的水的内能比0℃的水的内能大 B．物体的内能增大，可能是吸收了热量 C．温度高的物体，含有的热量一定多 D．温度总是从高温物体传向低温物体 【答案】B 【详解】A．内能大小与物体的质量、温度、状态均有关，未说明水的质量相等，无法比较内能大小，故A错误； B． 改变物体内能的两种方式为做功和热传递，物体内能增大可能是吸收热量，也可能是外界对物体做功，故B正确； C．热量是热传递过程中的过程量，仅能表述为吸收或放出热量，不能说物体“含有”热量，故C错误； D．热量从温度高的物体传向温度低的物体，但温度本身是物体的状态属性，无法被传递，故D错误。 故选B。 5．人轻度发热时用冷毛巾给头部降温，过一段时间后，毛巾温度升高，头部温度降低。下列现象中改变内能的方法相同的是（     ） A．下滑过程感觉发热 B．冬天暖气取暖 C．钻木取火 D．冬天搓手取暖 【答案】B 【详解】A．冷毛巾给头部降温，是内能从温度较高的头部转移到冷毛巾，属于热传递改变内能，滑滑梯下滑感觉发热，是克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于做功改变内能，故A不符合题意； B．冬天暖气取暖，内能从温度较高的暖气片转移到人体，属于热传递改变内能，故B符合题意； C．钻木取火，通过克服摩擦做功将机械能转化为内能，属于做功改变内能，故C不符合题意； D．冬天搓手取暖，克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于做功改变内能，故D不符合题意。 故选B。 板 书 设 计 第1节 内能 一、内能 定义：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 单位：焦耳（J） 特点：一切物体在任何情况下都具有内能。 影响因素：温度、质量、状态。 二、改变内能的两种方式 热传递 条件：温度差 方向：高温 → 低温 实质：内能的转移 做功 对物体做功 → 内能增加（机械能 → 内能） 物体对外做功 → 内能减小（内能 → 机械能） 实质：能量的转化 等效性：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。 三、内能 vs 机械能 微观 vs 宏观 永不为零 vs 可为零 课 堂 小 结 第1节 内能 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $