【新课标●新课堂】 2.2物体的内能（第3课时）教学设计-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学教学设计聚焦燃料的热值及化学反应中能量转化核心知识点，通过生活中柴火做饭、燃气烧水等场景设问能量转换，承接能量形式与化学变化知识，为热机、能源利用等后续内容搭建学习支架。 此资料特色在于融合科学观念（能的转化与守恒）、科学思维（类比密度理解热值特性）与探究实践（镁与盐酸放热、氢氧化钡与氯化铵吸热实验），通过实验观察与热值表分析，培养学生证据意识与应用能力，渗透节能环保态度，助力教师高效教学，提升学生科学素养。

第2节 物体的内能（第3课时）教学设计 ——燃料的热值、化学反应中能量的转化 【核心概念】能的转化与能量守恒 【内容要求】 1.学习内容：能的形式、转移与转化。 2.内容要求：能举例说明化学能与内能的转化，认识燃料的热值，说明生物体能量的来源和转化。 【教材分析】 本节课是初中科学能量模块与化学反应模块的衔接内容，承接能量形式、化学变化基本特征，同时为后续热机、能源利用等知识奠定基础。内容分为两大板块：一是燃料的热值，明确热值的定义、单位及简单计算，紧密贴合生活中燃料燃烧、能源使用等实际场景，兼具理论性与应用性。二是化学反应的能量转化，重点区分吸热、放热反应。能提升对物质和能量这一跨学科核心概念的理解。 教学重点：化学反应中的能量转化（放热、吸热反应），燃料热值的概念、单位及简单计算。 教学难点：理解热值是燃料的固有特性，与燃料质量、燃烧是否充分无关。区分化学反应能量转化的本质，能准确分析生活中的能量转化实例。 【教学目标】 1.理解燃料热值的定义、物理意义和国际单位，记住常见燃料的热值特点。能进行简单的燃料放热计算，学会利用热值分析燃料的优劣。​ 2.知道化学反应过程中伴随能量变化，区分放热反应和吸热反应，掌握常见反应的能量转化形式。​ 3.认识化学能在生活、生产中的广泛应用，体会科学与生活的紧密联系。​ 4.了解不同燃料的热值差异，树立节约能源、绿色环保、合理选择燃料的科学意识。 【教学过程】 【引入】生活中柴火做饭、燃气烧水、汽车燃油行驶，设问：这些场景中都发生了什么变化？能量发生了怎样的转换？ 学习课题：燃料的热值、化学反应中能量的转化 一、燃料的热值 1.多种多样的燃料为人类提供热能（内能） （1）燃料的作用：燃料种类很多，木柴、煤、石油、天然气、沼气等都是燃料。燃料燃烧时，能够放出热量。灶具、汽车、轮船、火力发电厂和各种火箭等，都是利用燃料燃烧所放出的热工作的。 （2）燃料燃烧的能量转化：从能的转化角度来看，燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 【问题过渡】燃料燃烧都是放热反应，但不同燃料放热能力不同，如何科学比较燃料的放热本领？ 2.热值 （1）定义：1千克（或1立方米）某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （2）符号：q （3）单位：固体、液体燃料：焦每千克（J/kg）；气体燃料：焦每立方米（J/m³） （4）热值是物质的一种特性：只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、燃烧是否充分、是否完全燃烧均无关（类比：密度、比热容等概念）。 展示常见燃料热值表，引导学生发现规律：氢气热值最高，是优质清洁能源；固体燃料热值普遍低于液体、气体燃料。 表2.2-2 常用燃料的热值 燃料 热值/J· kg-1 燃料 热值J· kg-1 燃料 热值/J· m-3 干木柴 无烟煤 焦炭 木炭 约1.2×10⁷ 约3.4×10⁷ 3.0×10⁷ 3.4×10⁷ 酒精 柴油 煤油 汽油 3.0×10⁷ 3.3×10⁷ 4.6×10⁷ 4.6×10⁷ 煤气 天然气 氢 3.9×10⁷ (7.1~8.8)×10⁷ 1.4×108 3.热值公式与计算 固体、液体燃料放热公式：Q放 = mq 气体燃料放热公式：Q放 = Vq Q 放为燃料完全燃烧放出的热量，m为燃料质量，V为气体燃料体积，q为燃料热值。 4.燃料的合理利用 燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。例如，用天然气烧水时，天然气燃烧放出的热量只有一部分传递给水，另一部分传递给盛水容器、炉子以及散失到空气中。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 二、化学反应中能量的转化 能量转化具有普遍性：自然界中所有的化学反应都伴随能量的转化或转移，不存在不发生能量变化的化学反应，这是能量转化的基本规律，也是化学反应的重要特征。绝大多数化学反应的能量转化存在着化学能与内能的相互转化，如燃烧、呼吸作用、金属氧化等常见化学变化均会释放内能，属于普遍的放热能量转化；而分解反应、部分化合反应需要持续吸收能量，实现内能向化学能的转化。 【探索活动】 1.将一段镁条(Mg)放入试管中，加入少量稀盐酸(稀HC1),用手触摸试管外壁。 实验操作：用砂纸打磨镁条去除表面氧化膜，将镁条放入洁净试管中，向试管中加入少量稀盐酸，静置片刻，用手轻轻触摸试管外壁，观察实验现象。 实验现象：镁条表面产生大量气泡，镁条逐渐溶解；试管外壁明显发热、温度升高。 实验结论：镁与稀盐酸的化学反应会向外释放热量，属于放热反应。 能量转化：物质的化学能转化为内能，温度升高。 2.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。在一玻璃片上洒上少量水，并将小烧杯放在玻璃片上。再向小烧杯中加入约10g氯化铵( NH4C1)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。 实验现象：两种固体混合后快速反应，产生大量刺激性气味气体；烧杯外壁温度急剧降低、手感冰凉；玻璃片上的水结冰，将小烧杯与玻璃片冻结在一起，提起烧杯时玻璃片随之被提起。 实验结论：氢氧化钡与氯化铵的化学反应需要吸收外界热量，属于吸热反应。 能量转化：外界的内能转化为物质的化学能，温度大幅下降。 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。 表2.2-3 容器温度变化 实验反应 反应后容器温度变化情况 Mg与HCI反应 上升 Ba(OH)2与NH4Cl反应 降低 【SEST】P63 阅读汽车的能耗 【课堂总结】 1.燃料热值：定义、单位、固有特性、放热计算公式； 2.应用：根据热值选择优质燃料，树立节能环保意识。 3.化学反应能量变化：放热反应（化学能→内能）、吸热反应（内能→化学能）； 【随堂例题】 【例1】2023年11月29日，长征二号F遥十五运载火箭托举神舟十五号载人飞船升空。下列说法正确的是（　　） A．燃料在燃烧过程中热值不断增大 B．太空中的温度很低，飞船的内能可能为零 C．火箭可选用液态氢作为燃料，是因为氢的比热容较大 D．加速上升的过程中，飞船的动能增大，重力势能也增大 【答案】D 【解析】A、热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此燃料在燃烧过程中热值不变，故A错误； B、虽然太空中的温度很低，飞船的内能不可能为零，因为任何物体在任何情况下都具有内能，故B错误； C、火箭可选用液态氢作为燃料，主要是因为氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢可以释放出更多的热量，故C错误； D、加速上升的过程中，飞船质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大，故D正确。 【例2】为了比较两种燃料的热值，小金采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量损失。 （1）实验时若温度计的玻璃泡碰到杯底，则测量的温度值 　 　（“偏大”、“偏小”或“不变”）。 （2）实验中燃烧相同质量的燃料，根据 　 　来比较放出热量的多少。 （3）小金选用了相同质量的燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小金根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 　 　的热值大。 （4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，燃料1和燃料2的质量相同，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像，燃料1和燃料2的热值之比为 　 　。 【答案】（1）偏大；（2）温度计上升的示数；（3）b；（4）8：3。 【解析】（1）如果将温度计的玻璃泡碰到杯底，这样会使得测得的温度值偏大； （2）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少； （3）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大； （4）对于燃料来说，在相同的时间内放出的热量是相同的， 根据图可知，燃料1用5min让水从20℃升高到100℃，自5min到10min吸收相同的热量，根据公式 Q放＝qm、Q吸＝cmΔt可知：2c水m水Δt1＝mq1； 对于燃料2来说，燃料2用15min让水从20℃升高到80℃，根据公式Q放＝qm、Q吸＝cmΔt可知： c水m水Δt2＝mq2； 解得，两种燃料热值之比为：＝8：3。 【例3】如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求： （1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）壶中的水温度的升高是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了其内能，请求水壶中水吸收的热量； （3）水壶中水的质量。 【答案】（1）Q放 ＝ Vq ＝0.02m3×8.4×107J/m3＝1.68×106J （2）解：热传递； 由得水吸收的热量： （3）解：在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温， 由得水的质量： 【解析】（1）知道消耗天然气的体积、热值，利用Q放=Vq求天然气完全燃烧放出的热量； （2）知道燃气灶的效率，利用η求水吸收的热量； （3）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，知道水的比热容、初温，利用 吸热公式Q吸=cm（t-t0）求水的质量。 【板书设计】 第2节 物体的内能（第3课时） 一、燃料的热值 1. 定义：1kg（1m³）燃料完全燃烧放出的热量 2. 单位：J/kg、J/m³ 符号：q 3. 特性：固有属性，与质量、燃烧程度无关 4. 计算公式：Q放 = mq（固、液） Q放 = Vq（气体） 二、化学反应的能量转化 1. 放热反应：化学能 → 内能（燃烧、生石灰遇水） 2. 吸热反应：内能 → 化学能（硝酸铵溶解、光合作用） 三、应用：节能、择优用燃料 【布置作业】 1.完成作业本上相应内容 学科网（北京）股份有限公司 $