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物理九年级大单元整体教学设计
第十三章 《内能》
本章内容分析
第十三章《内能》学生在八年级物态变化的学习中，已经接触了一些宏观热现象。本章在介绍有关物质是由分子、原子构成的相关知识基础上揭示扩散现象的普遍性。结合固体、液体和气体的特点，联系分子热运动的知识，让学生认识到分子间存在相互作用力，而且不同状态的物质分子间的距离和相互作用力不同。正是这种不同，导致了物质的不同形态。
本章课标要求
1.能简单地说明物质是由分子、原子构成的；知道一切物质的分子都在不停地做热运动：能够识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释；知道分子之间存在着相互的作用力。
2.了解内能的概念，能简单地描述温度和内能的关系；知道做功可以使物体内能增加或减小的一些实例；知道热传递可以改变物体的内能，知道热量的概念及单位：知道做功和改变物体内能的实质；理解做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。
3.了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性；能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同；能够利用比热容生物知识来解释生活中的一些现象；会进行简单的吸热计算。
本章核心素养
物理观念：记住并举例分子热运动及与温度的关系、扩散现象及发生范围、分子间作用力及种类、固、液、气态物质微观及宏观特性的物理观念。
物理思维：通过扩散现象、分子间作用力等的本质属性抽象概括出科学研究方法的物理思维。
科学探究：科学探究分子热运动、扩散现象及发生范围、热运动与温度的关系、分子间作用力及种类。
科学态度与责任：在科学，技术，社会，环境（STSE的关系基础上形成科学的态度与责任。
单元教学目标
（一）内容目标
1. 知道：常见物质是由分子或原子组成的；物体的内能；分子热运动的快慢与温度的关系；一切物质的分子都在不停地做热运动；分子间存在作用力；比热容是物质的基本属性；
2.了解：影响物体内能大小的因素；
3.能：识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释；通过实验探究比较不同物质的比热容；利用比热容的概念进行相关热量的计算；
4理解：改变物体内能方式；
5.认识：物体内能与温度的关系；内能、温度与热量三者之间的关系：物质的比热容；
6.会：利用比热容的概念解释生活中常见的现象。
（二）学业目标
1. 知道：常见物质是由分子或原子组成的；物体的内能；分子热运动的快慢与温度的关系；一切物质的分子都在不停地做热运动；分子间存在作用力；比热容是物质的基本属性；
2.了解：影响物体内能大小的因素；
3.能：识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释；通过实验探究比较不同物质的比热容；利用比热容的概念进行相关热量的计算；
4理解：改变物体内能方式；
5.认识：物体内能与温度的关系；内能、温度与热量三者之间的关系：物质的比热容；
6.会：利用比热容的概念解释生活中常见的现象。
五、教学重点：
分子动理论的基本知识；内能概念的建立；改变物体内能的方法。
六、教学难点：
正确理解内能和比热容的概念。
七、学情分析，教学建议：
学生在八年级上册第三章物态变化的学习中已经接触了一些宏观热现象，如物态变化。本章在此基础上进一步深入分析这些宏观热现象内深层次的微观机制。这就涉及一些热学特有的研究方法和手段。如何从复杂的宏观热现象中分析出其微观机制？微视模型又怎样解释更多的宏观热现象？这些问题的学习是对学生物理能力的一种提高。
八、本章活动主题：
爱因斯坦对内能的探索
著名的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦在年轻时，对物理学产生了浓厚的兴趣。他热衷于探索自然界中的各种现象，并试图用物理定律来解释它们。
有一天，爱因斯坦读到了一篇关于热力学的研究论文。论文中提到了一个关于内能的概念，引起了他的极大兴趣。内能是指物体内部所有微观粒子的动能和势能之和，它是一个物体热运动的总和。爱因斯坦觉得这个概念非常有趣，于是决定亲自进行实验来研究内能。
爱因斯坦设计了一个简单的实验：他准备了一个木制的水桶，桶里装满了水。然后，他在水桶中间放了一个隔板，将水桶分成两个部分。在实验开始时，爱因斯坦将一个热源放在桶的一侧，加热其中的水。随着时间的推移，水的温度逐渐升高，内能也不断增加。
然而，爱因斯坦发现了一个有趣的现象：当水温升高时，隔板另一侧的水竟然也跟着升温。这让他感到非常惊讶，因为他知道隔板另一侧的水并没有直接接触到热源。经过一番思考，爱因斯坦意识到这是内能的传递导致的。由于热传导的作用，热量通过水分子之间的相互作用，跨越了隔板，使得另一侧的水分子内能增加。
这个实验让爱因斯坦对内能的理解更加深入。他开始研究各种物质的内能性质，并试图寻找更普遍的热力学规律。最终，爱因斯坦提出了著名的能量守恒定律和质能方程，为物理学的发展作出了巨大贡献。
通过这个趣味物理故事，我们可以看到内能在现实生活中的应用和重要性。希望这个故事能让大家对内能有了更直观的认识，同时也激发了大家对物理学的兴趣。
九、教学过程性评价细目设计
学习任务 分子热运动 内能 比热容
优秀 1、能熟练地说明物质是由分子、原子构成的，了解分子的直径大小。 2、熟知一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且其运动快慢与温度有关。 3、熟知扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。 4、熟知分子之间存在着相互的作用力。 1、知道内能的概念；能简单地描述温度和内能的关系。 2、熟知热传递可以改变物体的内能：知道热量的概念及单位，知道热传递的过程中，物体吸收热量，温度升高：放出热量，温度降低，内能发生改变。 3、熟知做功可以改变物体的内能。 4、能区分温度、热量、内能：理解做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。 5、熟知做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 1、能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同。 2、知道比热容的概念，熟知比热容是物质的一种特性，能够利用比热容知识来解释生活中的一些现象。 3、能做吸放热计算。
良好 1、能简单地说明物质是由分子、原子构成的，了解分子的直径大小。 2、知道一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且其运动快慢与温度有关。 3、能够识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。 4、知道分子之间存在着相互的作用力。 1、了解内能的概念；能简单地描述温度和内能的关系。 2、知道热传递可以改变物体的内能：知道热量的概念及单位，知道热传递的过程中，物体吸收热量，温度升高：放出热量，温度降低，内能发生改变。 3、知道做功可以改变物体的内能。 4、学会区分温度、热量、内能：理解做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。 5、知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 1、能通过实验探究得出不同物质的吸热能力不同。 2、了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性，能够利用比热容知识来解释生活中的一些现象。 3、会进行简单的吸放热计算。
合格 1、了解物质是由分子、原子构成的，了解分子的直径大小。 2、了解一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且其运动快慢与温度有关。 3、能初步识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。 4、了解分子之间存在着相互的作用力。 1、初步了解内能的概念；能简单地描述温度和内能的关系。 2、了解热传递可以改变物体的内能：知道热量的概念及单位，知道热传递的过程中，物体吸收热量，温度升高：放出热量，温度降低，内能发生改变。 3、了解做功可以改变物体的内能。 4、初步学会区分温度、热量、内能：理解做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。 5、了解做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。 1、知道物质的吸热能力不同。 2、初步了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性，能够利用比热容知识来解释生活中的一些现象。 3、了解吸放热的计算。
十、教学流程图（思维导图展现整个整体单元教学的思路及课时安排）
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第十三章 内能
第2节 内能
第2节 内能
课题
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 本节课是人教版义务教育教科书《物理》九年级第13章第2节的内容，让学生了解内能是有一种常见的能量。教材从学生的角度思考问题，以生活现象为基础通过实验探究提出概念、总结规律，并用它来解决问题符合新课标理念。由于内能不容易被学生直接体验到，所以从生活中有趣的物理现象直观引入，通过现象→分析→现象（实践）的探究过程，激发学生对物理学习的兴趣，渗透核心素养教育，达到课标要求。
2.学习者分析 学生已学习了机械能等常见的能量，会分析一些生活中的能量变化现象，为学习内能打下了一定的基础。初中的学生具有很强的好奇心，对于学习内容贴近生活、有动手操作的物理课堂有较强的学习兴趣。但生活中与内能相关的结论，如一切物体都具有内能，学生很难理解，课堂中，应该尽量多讨论、分析，引导学生正确理解并能解释现象。
3.学习目标确定 1.通过实验观察，能简单描述同一物体其内能随温度变化的关系。 2.通过实验和体验活动，知道通过做功和热传递的方法可以改变内能。能判断热物体内能是否发生改变，和用什么方法改变内能。了解热量的概念。
4.学习评价设计 学习评价自我评价表项目评价内容掌握情况很好一般不好科学知识1了解内能的概念，能简单描述内能和温度的关系。2知道热传递可以改变物体的内能一些实例。3知道热量的概念及单位。4知道做功可以改变物体的内能及一些实例。学科能力通过探究找到改变物体内能的方法。通过演示实验说明做功与物体内能的变化关系。科学态度通过探究使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。小组评价表评价内容得分标准成员一成员二成员 三团队精神5分：能高效分工合作完成任务 3分：重大问题能有效沟通 1分：各自独立，不能完成任务实施能力5分：能准确设计详细的实验过程和所用实验道具。 3分：能设计出大概方框架，但不够准确和详细。 1分：不能设计出任何过程和方案。结果展示能力5分：小组完成任务并解答正确。 3分：小组 任务，但解答部分正确，部分错误。 1分：小组完成任务，但解答全部不正确。总分
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：创设情境
播放蒸汽机车工作的过程，并解释工作原理。 提问：为什么水蒸气可以带动火车前进？ 学生观看蒸汽机车工作的过程，了解工作原理。思考、讨论，并尝试回答问题。 创设课堂情景，让学生产生疑问和猜想，触发思维的兴奋点，引发学生探究的欲望和动机。
任务二：内能
请大家回顾已学知识，回答：什么是动能，什么是势能？ 展示运动着的足球和弹簧被拉伸的图片，并提示构成物质的分子在不停地做无规则的热运动。 提问：组成物质的分子是否具有动能，分子之间是否具有势能？ 总结： （1）内能的概念：物理学中，我们把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。 （2）内能的单位是焦（J） （3）一切物体，不论温度高低，都具有内能。 炙热的铁水具有内能；冰冷的冰块，温度虽然低，其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。 思考：物体内能的大小与哪些因素有关？ （1）内能大小与温度的关系 展示装着开水的热水瓶有时会把瓶盖弹起来的现象。提问：和等量的冷水相比，哪个内能大呢？ 总结：等量热水具有的内能比冷水的内能多。 （2）内能大小与质量的关系 展示两杯温度相同、质量不同的水。提问：二者内能相同吗？为什么？ 总结：在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。 （3）内能大小与状态（体积）的关系 提问：一块0℃的冰熔化成0℃的水时，内能是否改变 总结：物体的内能跟物体的状态（体积）有关。 物体的内能跟物体的温度、质量、状态等因素有关。 思考：内能与机械能有什么区别？用表格对比： 内能机械能概念物体内部所有分子动能 与分子势能的总和物体所具有的动能 和势能的总和影响因素物体的温度、体积、 质量、状态等物体的质量、速度、 高度（或形变程度）研究对象微观世界的大量分子宏观世界的所有物体存在条件永远存在运动或在高处或发生弹性形变
学生回顾之前的知识，回答问题。 学生观看图片，讨论、分析，得出：运动的分子具有动能，叫作分子动能；分子间也具有势能，叫作分子势能。 学生在初步认识物体内部分子的动能和势能的基础上理解物体的内能。 学生根据炙热的铁水具有内能；冰冷的冰块也具有内能，理解一切物体都具有内能。 学生思考、讨论，并尝试回答问题。 学生观察，思考分析，并回答：温度越高，分子的无规则运动越激烈，物体内能就越大。 学生观察、分析，并回答：质量越大，水分子数目越多，所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。 学生思考、分析，并回答：0℃的冰熔化成0℃的水时，要吸收热量，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，所以水的内能变大。 学生回顾机械能的概念，并用表格归纳总结内能与机械能的区别。 学生回顾之前的知识可以快速回答出，这也可以帮助建立内能的概念打好基础。 学生很容易理解分子具有动能，通过类比弹簧的例子在交流探讨后也会得出分子之间具有势能。 引导学生运用类比的方法理解分子动能和分子势能的概念。 建立内能的概念。 通过引导学生分析身边的实例，得出影响内能大小的因素。过程过循序渐进地提问引导学生思考、讨论和分析，培养了学生的协同能力、归纳总结能力和语言表达能力。 通过列表的形式，进一步对比分析内能与机械能的区别。让学生深入了解内能的特征，且加强对内容的记忆。
任务三：物体内能的改变
展示“烧热的工件在冷水中得到冷却”的图片。这个过程发生了热传递，温度改变使得物体的内能发生了改变。提问：这个实例说明了什么？ 思考：哪些方式可以改变物体的内能？ （1）热传递改变物体的内能 发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；高温物体放出热量，内能减少。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。 热传递的过程：实质是内能转移的过程。内能从高温物体向低温物体转移。 你能否举例说出发生热传递的一些实例？ 热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量，单位是焦。 （2）做功改变物体的内能 展示滑滑梯的图片。提问：①为什么人从滑梯下滑时屁股有点发烫？ ②很明显这部分内能并不是热传递得到的。那么，这些内能是哪里来的呢？ 可见，做功也可以改变物体的内能。 演示实验：“压缩空气点燃硝化棉”。在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，观察发生了什么现象？ 提问：请你分析实验现象。 总结：改变物体内能的途径有做功和热传递。且两种方法改变物体的内能是等效的。 学生观看图片，并分析、回答：说明了热传递可以改变物体的内能。 学生思考、讨论。 学生认真聆听，初步理解热传递及其实质：是内能的转移，而非传递温度。 学生思考、讨论，并举例：用火烧水做饭；冬天对手呵气感到暖和；棉被太阳晒得暖呼等。 学生思考、讨论，并回答：①摩擦生热。 ②人下滑时要克服摩擦力做功，把一部分机械能转化为了内能。 学生观看演示实验，描述实验现象：棉花会燃烧起来。 学生分析：活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点。 学生一起总结归纳。 通过实际生活中的案例，引导学生思考问题，知道热传递可以改变物体的内能。 通过常识分析高温物体与低温物体接触时的现象，引导学生初步理解热传递。 通过对热传递的分析，介绍热量的概念，让学生知道热量是一个过程量。 通过常见的摩擦生热现象，引导学生理解什么是用做功的方式改变物体的内能。 通过实验，引导学生分析实验现象，总结归纳做功改变物体内能的特点。同时，培养学生的科学思维能力和科学探究素养。 分析归纳出做功改变内能的两种方式。
任务四：总结反思
通过本节课的学习，你学到了什么？你还有什么问题？ 归纳本课所学 培养学生总结归纳的能力。
6.板书设计 第2节 内能 一、物体的内能 1.概念：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。 2.影响内能大小的因素：物体温度、质量、状态。 二、改变物体内能的方法 1.热传递：高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。 2.做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。 热传递和做功改变物体的内能是等效的。
7.作业与拓展学习设计 1.（多选）四只相同的烧杯中装有水，水量及温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小，下列判断正确的是（ CD ） A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能 B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能 C.c烧杯中水的内能大于a烧杯中水的内能 D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能 2.如图的实验或事例都揭示了一定的物理知识，关于它们的说法正确的是（ C ） A.甲图中，使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的 B.乙图中，人搓手发热说明物体对外做功，内能增大 C.丙图钻木取火过程是机械能转化为内能 D.丁图中水蒸气将塞子冲出的过程中，水蒸气通过做功的方式使自己内能增大 3.关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ D ） A.温度高的物体比温度低的物体内能大 B.一杯水的内能比一桶水的内能小 C.物体吸收热量，温度升高，内能增加 D.水放出热量凝固成冰过程中，温度不变，内能减小
8.特色学习资源分析、技术手段应用说明 多媒体、 压缩空气点火仪、平底烧瓶、玻璃管、橡皮管、打气筒、水等。
9.教学反思与改进 本节课在初步给出分子具有动能和势能的基础上，建立内能的概念。讲述内能和机械能的区别时，可以利用分析比较法从宏观和微观两方面进行。首先说明内能是描述微观世界的物理量，与宏观物体整体的运动无关；而机械能是描述宏观物体的物理量。 例如，抛到空中的球，离开地面，具有重力势能，它在空中飞行，具有动能，球的重力势能和动能构成球的机械能。球的内部分子做无规则热运动，而且分子之间有相互作用，因此球在具有机械能的同时还具有内能。
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