13.2内能 教学设计（表格式） 2024-2025学年九年级

教学设计单
学 科 物理 年 级 九年级 教学形式 新授
课题名称 内能
学情分析 在知识上，九年级学生学习了机械能，对物体的动能、重力势能和弹性势能等已经有了一定的认识；本单元第一节《分子热运动》中学生了解了分子动理论的内容，知道组成物质的分子在不停地做无规则热运动，分子之间存在引力和斥力等知识点。 在学习方法上，学生已经具有了从直接观察到间接感知，从现象分析到推理实质，从抽象到具体，从宏观到微观的问题研究方法。 在学习能力上，经过一学年的物理学习，学生已经具备了学习物理的一般能力，包括观察猜想能力、语言表达能力、类比能力、概括总结能力，概念理解能力。 学生的起点是宏观物体的机械运动方式与微观分子的运动和相互作用关系之间的相似之处，兴趣点是通过感知客观事物的微观与宏观之间的关联，能够产生不断探索的欲望。但是学生在物理学科上对微观世界的感知还很薄弱，特别是物体温度对内能的影响，需要在实例中不断加深理解。
教材分析 《内能》一节，人教版教材设计了两个专题，即“内能”和“内能的改变”。专题一中讲解了“内能的概念”和“一切物体都具有内能”两个问题，其中内能概念的建立是教学的重点；专题二设计了“热传递”和“做功”可以改变物体的内能，其中“热传递”距离学生的认知水平较近，教材用热水袋取暖、冷毛巾降温，两个生活情景进行说明；“做功”可以改变物体的内能是本节的教学难点，教材选用“搓手”、“滑滑梯”两个生活场景，“压缩空气”、“空气做功”两个演示实验帮助学生理解。 结合本节的学习任务，安排两个学时，第一学时完成内能概念的建立和热传递可以改变物体的内能，第二课时安排做功可以改变物体的内能。本次课例研究是第一学时的教学过程，主要是通过内能概念的建立，丰富能量的种类；通过实验分析实验现象，进一步提升学生能量转化和守恒的观念，并培养学生抽象思维能力和空间思维能力。
教学目标 物理观念：建立内能的概念，了解内能影响因素；了解热量，了解热传递可以改变物体的内能，丰富的“能量”观念。 科学思维：从宏观和微观两个角度识别物体内能的影响因素，知道一切物体都具有内能。知道晶体熔化过程中，吸收热量但温度保持不变的原因，会用类比的方法建立物理概念，并深刻体会从宏观现象到微观本质两个方向研究问题的方法。 科学探究：基于观察实例、小组讨论、角色扮演等方法寻找证据，解释，交流等环节总结热传递可以改变物体的内能，并解决实际问题。 科学态度与责任：在分析实验现象，解释、交流过程中认识科学本质，培养实事求是，尊重自然地科学态度和敢于探索的科学精神。 学习重点：建立内能的概念； 学习难点：温度和物体内能的关系。
教学重难点 重点：内能概念的理解 难点：内能与温度的关系
教学策略： 本节内容的重点是“内能”概念的建立，属于核心素养的“物理观念”要素的形成。“物理观念”以物理知识为支撑，是物理概念和物理规律的高度抽象和概括，物理观念的建构过程往往是发展学生科学思维，提升学生科学探究能力，帮助学生树立正确科学态度和社会价值观的过程。但是学生物理观念的形成不是一蹴而就的，尤其是包含了抽象性概念的内容，学生无法通过观察、实验的方法进行直接感知和抽象概括，这时就需要借助一些特殊的方法引导学生通过思维探索，在已有认知的基础上进行加工、重塑，进而发展成具有普遍性的知识和技能，并形成真正的物理观念。 沉浸式学习，原指通过虚拟现实技术为学习者提供一个接近真实的学习环境，借助虚拟学习环境，学习者通过高度参与互动、演练而提升技能。从概念中我们不难看出，沉浸式学习就是让学习者一边应用一边学习，本文笔者主要通过改造学习环境，引导学生通过角色扮演，进入一种全神贯注、犹如沉浸于惬意的水流中而不受打扰的状态，让自己成为知识的一部分，高度参与课堂，理解物理概念，促进物理观念形成的学习体验。用美国心理学家米哈里 契克森米哈的“心流”来形容就是引导学生产生一种将个人的精神力完全投注到学习活动上的特殊感觉。 在作家李娟的《冬牧场》中有一个描述牧区人们观看电视的情节：电视剧中主角骑的马折了腿，马和人都被困在暴风雪中。大家都很惋惜。但接下来，有人骑了这匹马去救他。大家惊呼：“腿又好了！”……导演真是的，也不知道换匹马。对可怜的城里人来说，全部的马都长成了一个样子。可在牧民眼里，一匹马和另一匹马的区别就跟一个人和另一个人的区别那么明显。这段描述给我们的启事是如果让孩子像牧民一样“身临其境”、“心临其境”的沉浸在学习环境之中，一边学习，一边应用，就可以在有限的学习时间获得更久的专注力，汲取更多的知识，养成更好的习惯。 本节课教师将教室环境布置成一杯水、一块熔化的海波等情景，引导学生作为水分子、海波分子进行了一种沉浸式的体验性学习，将抽象的微观理论迁移至活泼的情景表演中，师生互动充分，学生始终处于兴趣的最高点。正像尼采在分析“赫拉克利特式世界”时指出：游戏不是任意的玩耍，而是极为投入的创造，从而能够内生地形成秩序。游戏者一方面在全然地投入，另一方面又超越地获得静观，这正是它让人获得巨大快感体验的奥秘。学生通过身体语言表达对物体内能的理解，并且尝试从能量的角度重新认识物态变化的过程，对能量的形式观有了更为全面的、深入的理解；沉浸式体验开发了学生的空间想象力，培养了同学之间的团队合作能力、语言表达能力等基本能力；沉浸式体验让每个学生以个性化方式参与其中，有利于实现教师对学生个性化评价。
教学过程与方法
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
机械能复习 播放运动会视频，分析奔跑中的运动员、空中运动的篮球、形变的蹦床具有的能量（如图1所示）。 引导学生说出身边具有动能、势能的物体。 学生讨论分析：运动的物体具有动能，在高处的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能。 自主总结： 奔跑的运动员：动能 空中运动的篮球：动能、重力势能 形变的蹦床：弹性势能 寻找身边的物体：在教室走动的老师具有动能，天花板上的吊灯具有重力势能，书夹、圆珠笔内弹簧被压缩、头绳被拉伸时具有弹性势能（如图2所示）。 本环节意在通过真实情景唤醒学生对机械能的记忆，从运动和力两个方面分析物体具有能的种类和条件，为内能概念的得出搭建好阶梯。
内能 情景创建：将教室变成一只盛有水的玻璃杯，学生和老师是组成水的水分子（如图3所示）。 引导学生扮演分子，用身体语言表示分子的无规则运动，用拉力器和弹力器展示分子间的作用力。 对比分子和奔跑的运动员、空中的篮球、形变的蹦床的相似之处，总结得出具有“力”和“距离”这两个功的必要因素，引出分子具有动能和势能。 分析总结内能的概念，明确一切物体都具有内能。 学生体验（如图4所示），感受分子的动能和分子势能。进而总结得出物体的内能。 通过分析讨论得出一切物体都具有内能。 用角色扮演的方式进行知识的迁移，引导学生从宏观到微观，用类比的方式总结得出物体内能的含义，符合学生认知能力水平。
热传递可以改变物体的内能，温度和内能的关系 1.播放海波熔化过程的视频（如图5所示），分析海波熔化前后吸收热量温度变化的情况以及熔化过程中吸热温度不变的情况，得出海波在吸收热量时温度和状态的变化。从而得出分子动能和分子势能是物体内能的两大组成部分。 2.引导学生扮演海波分子，模拟加热过程中，海波分子烧杯中运动变化的情况。 分析：温度和物体内能的关系。 观看视频、角色扮演（如图6所示），体会分子吸热时在热运动剧烈程度和分子间隔之间的变化。体会海波吸热后温度和物态的变化本质。 本环节通过多个角色扮演实验的现象和结论，引导学生感知温度实质上表征了物体内部分子无规则运动的剧烈程度，温度越高，分子热运动越剧烈，物体的内能越大；物体的温度升高时，它的内能增加，温度降低时，它的内能减小，可以通过改变物体温度的方法来改变物体的内能。同时，在本环节中也强调了温度不是物体内能大小的唯一影响因素，当物体状态发生变化时，物体的内能也会发生变化。 本环节将宏观量（温度）和微观机理（分子无规则运动的剧烈程度）再一次联系在一起。激发学生的想象力，进入物体内部分析每个分子的运动和作用力情况，从而进一步分析在热传递过程中，物体吸收或放出热量使内能改变的规律。
分层作业设计 内能（一） 生成性作业 神箭——点火升空 2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心准时点火发射，约573秒后，神舟十二号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功 1.下列关于物体内能的说法中正确的是（　　） A．静止的物体没有动能，但有内能 B．内能和温度有关，所以0℃的水没有内能 C．物体运动速度越大，内能越大 D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大 2.淬火，俗称蘸（zhàn）火，金属和玻璃的一种热处理工艺。把合金制品或玻璃加热到一定温度，随即在含有矿物质的水、油或空气中急速冷却，一般用以提高合金的硬度和强度 。如图所示是古人锻造铁器的过程。炽热的工件投入冷水中，工件 热量，温度 ，内能 ；水 热量，温度 ，内能 。这是通过 方式改变内能的。 3.如图所示，用天然气烧水至水沸腾的情景。下列有关烧水过程的观察和思考，正确的是 （ ） A.天然气燃烧时，将化学能转化为机械能 B.加热过程是通过热传递的方式改变水的内能 C.水沸腾时，壶口冒得“白气”是水汽化成水蒸气 D.水沸腾时，继续吸热水温不断升高 二、课后作业 基础题（必做） 4.（多选）物理学把“物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，判断下列说法正确的是 (　　) A.同一物体温度越高，物体内能越大 B.同一物体温度越低，物体内能越大 C.温度相同的同种物质，分子个数越多，物体内能越大 D.温度相同的同种物质，分子个数越多，物体内能越小 5. 下列图示所列举的事例属于热传递改变物体的内能的是( ) 6. 如图所示是某物质由液态变为固态过程中温度随时间变化的图象。下列说法正确的是( A.t4时刻物体内能为零 B.t3、t4 时刻物体内能相等 C.t2时刻物体内能比t3时刻小 D.t1时刻物体分子动能比t3时刻大 拓展题（选做） 7.生活中有时通过加强热传递直接利用内能，有时又通过阻碍热传递防止内能转移。观察生活中的物品，请各举出两个实例，并说明它们时如何加强或阻碍热传递的。寻找利用和阻碍热传递的方法。 （1）利用热传递的实例： 。方法： 。 （2）阻止热传递的实例： 。方法： 。