13.3 内能 教学设计2025-2026学年人教版九年级物理

人教版九年级物理第十三章
《内能》教学设计
一、教学目标（核心素养导向）
1. 物理观念
（1）建立内能的概念，理解内能是物体内部具有的能量，与物体内部分子的热运动和分子间相互作用有关。能从微观角度解释内能的本质，区分内能与机械能。
（2）理解改变物体内能的两种方式——做功和热传递，能运用相关知识解释生活中物体内能改变的现象，如摩擦生热、用热水袋取暖等。
（3）知道热量的概念及单位，明确热量是在热传递过程中传递的内能的多少，形成能量转化与守恒的观念。
2. 科学思维
（1）通过类比机械能，构建内能概念，培养类比推理的思维能力。将宏观物体的机械能与微观分子的能量进行类比，帮助学生理解抽象的内能概念。
（2）分析做功和热传递改变物体内能的本质过程，培养逻辑推理能力。例如，在解释摩擦生热时，从分子层面分析摩擦力做功如何使分子热运动加剧，进而增加内能。
（3）从微观角度理解内能的变化，培养微观想象能力。想象分子在热传递或做功过程中的运动状态和相互作用的改变。
3. 科学探究
（1）设计并进行“探究改变物体内能的方法”实验，如通过搓手感受做功改变内能，用热水加热物体感受热传递改变内能。学会提出问题、设计实验方案、选择实验器材、进行实验操作、观察记录实验现象，并得出结论。
（2）在探究活动中，学会控制变量，如在研究热传递改变内能时，控制物体的质量、初始温度等因素，只改变加热时间或热源温度，观察内能变化。培养学生的实验设计和操作能力，以及团队协作和交流能力。
4. 科学态度与责任
（1）在实验探究和理论学习过程中，培养尊重实验数据、实事求是的科学态度。如实记录实验中物体内能改变的现象，不随意篡改数据。
（2）了解内能知识在生活、生产中的广泛应用，如热机利用内能做功、暖气通过热传递供暖等。认识到物理知识对社会发展和人类生活的重要影响，增强将物理知识应用于实际、服务社会的责任感。
二、教学重难点
1. 重点
（1）内能的概念和改变物体内能的两种方式。
（2）理解热量的概念及单位，掌握热量与内能变化的关系。
2. 难点
（1）从微观角度理解内能的概念及内能的变化。
（2）区分温度、内能、热量三个物理量的概念及相互关系。
三、教学方法
讲授法、实验探究法、讨论法、类比法相结合
四、教学过程
（一）课程导入（5分钟）
1. 展示生活实例：冬天，人们搓搓手会感觉暖和；给冷水加热，水会变热。
2. 提问引导：搓手为什么会暖和？加热水时，水的内能是如何增加的？物体的内能到底是一种怎样的能量？通过这些问题引发学生的思考，激发学生的学习兴趣，从而引出本节课的主题——内能。
（二）新课教学（30分钟）
1. 内能的概念
类比引入：引导学生回顾机械能的概念，包括动能和势能，它们与物体的宏观运动和相对位置有关。类比机械能，提出内能是物体内部具有的能量，与物体内部分子的运动和相互作用有关。
微观解释：讲解一切物质的分子都在不停地做无规则的热运动，分子具有动能；分子间存在相互作用力，又具有势能。物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
举例说明：以一杯热水和一杯冷水为例，说明热水中水分子热运动更剧烈，其内能比冷水大。同时强调内能是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都具有内能，无论是高温的火焰还是冰冷的冰块。
对比区分：将内能与机械能进行对比，组织学生讨论两者的区别。让学生明白机械能与物体的整体运动状态和宏观位置有关，而内能与物体内部分子的微观状态有关。一个物体可以机械能为零，但一定具有内能。

2. 热量
概念引入：在讲解热传递改变内能的基础上，引入热量的概念。当物体之间发生热传递时，传递的内能的多少叫做热量，用符号Q表示，单位是焦耳（J）。
辨析概念：组织学生讨论温度、内能、热量三个物理量的区别和联系。强调温度是表示物体冷热程度的物理量，内能是物体内部具有的能量，热量是热传递过程中传递的能量。温度的变化可以反映物体内能的变化，但内能的变化不一定是由温度变化引起的；热量是一个过程量，只能说“吸收”或“放出”热量，不能说物体“具有”或“含有”热量。通过举例加深学生对这三个概念的理解，如一块0℃的冰熔化成0℃的水，温度不变，但吸收了热量，内能增加。

3. 改变物体内能的方式
实验探究：引导学生进行“探究改变物体内能的方法”实验。
做功改变内能：让学生分组进行搓手实验，感受双手摩擦后温度升高，体会通过做功的方式可以改变物体的内能。再演示压缩空气引火仪实验，快速下压活塞，观察到棉花燃烧。引导学生分析这一现象，解释压缩空气做功，使空气的内能增大，温度升高，达到棉花的着火点从而使其燃烧。组织学生讨论生活中还有哪些通过做功改变物体内能的例子，如钻木取火、弯折铁丝铁丝发热等。
热传递改变内能：展示用热水加热冷水的实验，让学生观察冷水温度的变化，说明热传递可以改变物体的内能。讲解热传递的条件是存在温度差，热传递的方向是从高温物体传向低温物体，实质是内能的转移。以生活中的实例，如用热水袋取暖、太阳照射使物体升温等，让学生进一步理解热传递改变内能的方式。
归纳总结：引导学生总结改变物体内能的两种方式——做功和热传递，并分析它们在本质上的区别。做功是其他形式的能量与内能之间的转化，而热传递是内能在不同物体或同一物体不同部分之间的转移。同时强调，在改变物体内能上，做功和热传递是等效的。
（三）课堂小结（5分钟）
1. 和学生一起回顾内能的概念，包括内能的定义、决定因素以及与机械能的区别。
2. 总结改变物体内能的两种方式——做功和热传递，以及它们的本质区别和等效性。
3. 强调热量的概念及单位，梳理温度、内能、热量三者之间的关系。
（四）课堂练习（10分钟）
1. 给出一系列与内能、做功、热传递、热量相关的练习题，题型包括选择题、填空题、简答题和实验题。例如：
（1）下列关于内能的说法中，正确的是（ ）
A. 物体的温度升高，它的内能一定增加
B. 物体的内能增加，一定是吸收了热量
C. 内能是物体具有的动能和势能的总和
D. 0℃的冰没有内能
（2）冬天，用嘴对手呵气，手会暖和，这是用______的方法增加了手的内能；而双手互相摩擦也会使手暖和，这是用______的方法增加手的内能。
（3）简要说明热传递和做功在改变物体内能上的本质区别。
（4）设计一个实验，探究做功是否可以改变物体的内能，写出实验器材、实验步骤和预期的实验现象。
2. 让学生独立完成练习，教师巡视指导，及时发现学生存在的问题。练习完成后，对学生的答案进行详细讲解，针对学生的错误进行分析和纠正，强化学生对本节课知识的理解和掌握。
（五）布置作业（5分钟）
1. 基础作业：布置课后练习题，要求学生认真完成，巩固课堂所学的内能、做功、热传递、热量等基础知识。
2. 拓展作业：让学生收集生活中利用做功和热传递改变物体内能的实例，至少各举三个，并分析其能量转化或转移的过程，以书面报告的形式完成。这一作业旨在培养学生观察生活、应用物理知识解决实际问题的能力，同时加深对改变物体内能方式的理解。
五、教学反思
在本次教学中，通过多种教学方法相结合，学生对内能的相关知识有了较为深入的理解。实验探究环节有效激发了学生的学习兴趣，让学生直观地感受到做功和热传递对物体内能的影响。类比法的运用帮助学生较好地理解了抽象的内能概念。然而，在从微观角度讲解内能的变化时，部分学生理解起来仍有困难，在今后的教学中应多借助动画、模型等直观手段辅助教学。在区分温度、内能、热量三个概念时，尽管通过举例和讨论进行了辨析，但仍有学生混淆，后续需要设计更多针对性的练习，加强学生对这三个概念的理解和区分。