沪教版（上海）物理八年级第二学期5.3 内能 教案

5.3
内能
一、教学任务分析
本节所需知识涵盖了热、功、能、力等部分，要求学生具备一定的观察、实验、分析、综合、类比、归纳、演绎、表达能力和操作技巧等能力，在学习和研究的过程中，要求具有合作、协调的团队精神。因此，对学生的综合素质要求较高。通过本节的学习，学生在获得知识的同时，充分体会科学方法、团队精神在科学探究过程中的重要作用，体验探究过程和应用物理知识过程中的乐趣和成就感，并渗透内容与形式的联系、一果多因的多样性联系等辩证观点。
本节通过对生活情景的质疑激发学生学习兴趣，然后通过对生活实例、自主实验的分析讨论引进热运动的概念，通过类比建立内能的概念，通过归纳得出改变物体内能的两种方式。使学生充分感受已学知识和科学方法在研究新问题中的应用。然后学生又运用改变内能的两种方式来解释生活中的一些热现象，感受生活与物理的密切联系。
二、教学目标
1、知识与技能
（1）知道内能的含义。
（2）知道物体的内能与温度等因素有关。
（3）知道改变物体内能的两种方式。
2、过程与方法
通过观察与实验，关注改变内能的两种方式，感受比较、归纳、综合的科学方法。
3、情感、态度与价值观
（1）在探究改变物体内能方式的实验中，提高团队合作意识，激发探究热情；
（2）通过运用物理知识解释实际生活中的一些物理现象，激发自身的成就感。
三、教学重点和难点
重点：改变内能的两种方式。
难点：做功可以改变物体的内能。
四、教学资源
1、学生实验器材：铁丝、打火机、小锤、温度传感器、气球等。
2、演示实验器材：质量相同的一杯热水和一杯冷水、红墨水、打气筒等。
3、PPT幻灯片、Seewo同屏助手等。
五、教学的主要环节
本设计可分为三个主要的教学环节
第一环节，通过类比，建立内能的概念.
第二环节，通过分子动理论的复习，知道内能的影响因素。
第三环节，通过实例和实验，讨论分析改变物体内能的方式与能的转化。
六、教学过程：
课前思考
（1）把子弹射入木桩，最终子弹静止于木桩中。提出问题：子弹的动能哪儿去了？
（2）壶中的水沸腾时，壶盖为什么会不停地跳动？
课堂教学
1、内能
（1）类比：
宏观上，物体因为运动而具有动能；微观上，分子因为热运动而具有的动能叫分子动能。
在弹簧两边各串一个小球。
用力拉伸弹簧到这个位置之后，弹簧有向内收缩的作用力，两个小球有相互靠近的运动趋势；用力压缩弹簧到这个位置之后，弹簧有向外的作用力，两个小球有相互远离的运动趋势。物体具有的这种潜在能量我们称之为势能。
同样道理，分子间相互远离时，分子间主要作用力表现为引力，两个小球有相互靠近的运动趋势；分子间相互靠近时，分子间主要作用力表现为斥力，两个小球有相互远离的运动趋势。
（类比得到）我们把分子之间，由于存在相互作用力而具有的势能叫做分子势能。
（2）定义：
我们知道物体内有大量的分子。将一个物体作为研究对象时，我们只研究它当中的一个分子的动能和势能有没有实际意义？两个呢？那应该研究几个？应该研究物体所包含的所有分子！
所以，我们用一个新的物理量，“内能”，来表示物体内所有分子动能和分子势能的总和。内能也是能的一种形式，所以单位也是焦（J）。
（3）一切物体都具有内能：
温度为0℃时，物体的内能为0J吗？温度降低到零下℃时呢？静止在地面上的物体，内能为0J吗？
∵分子在不停的做无规则运动
∴分子动能不可能为0J
因此
一切物体都具有内能。
（4）问题：那么，物体的内能大小都是一样的嘛？
讨论：物体的内能大小与什么有关呢？
从定义上切入：物体内所有分子（质量）；分子动能（温度）；分子势能（体积、状态）。
解释：组成物质的分子的距离发生变化时，分子势能发生改变。而分子的距离变化宏观上的表现就是物体的体积（量变），最后到状态（质变）的变化。
过渡：刚才我们是通过内能的定义推论得到内能与什么有关。下面我们通过几个实例来验证一下。
结论：
1.内能与物体的温度有关。
解释：质量相同的一杯冷水和一杯热水，热水的内能大。因为温度升高，分子运动越剧烈，分子动能增大，内能增加；同理，温度降低，内能减小。
注意：为什么要强调相同质量？
反例：温度较高的沸水和温度较低的海洋，谁的内能大？
结论：物体的质量不同，分子的数量不同；物体内部分子数目越多，分子动能和分子势能的总和也会越大，即内能也大。
2.内能与物体的体积、状态有关。
解释（宏观）：质量相同的0?C的水和0
?C的冰，
冰要从外界吸收热量才能化成水；同理，质量相同的100?C的水和100
?C的水蒸气，水要从外界吸收热量才能变成水蒸气。这时物体的体积和状态发生了变化，内能增加。
提问：物体内能增大，温度一定会升高吗？————不会，例子如上！
3、改变物体内能的方式
（1）学生活动1
探究使一段铁丝内能增加的方法（三种以上）（铁丝，打火机，锤子，小铁块）。
方法：通过改变铁丝的温度来增大其内能。
讨论与交流：两两讨论，如何用给定器材增大铁丝温度？
学生实验：强调使用
锤子与打火机
安全
反复弯折
与手摩擦
————
做功
反复敲打
用火加热
太阳晒
————
热传递
手捂热
结论：改变内能有两种方式——热传递和做功。
在改变物体内能上的效果是相同的（等效的）。
（2）学生活动2
把一个气球迅速充气与放气，用温度传感器分别进行测量，并且用希沃同屏直播助手进行现场直播，同学们一起观察。
现象：充气时，气球表面的温度明显升高；放气时，气球表面的温度明显降低。
结论：物体对外界做功，物体（气球）内能减小；物体（气球）内能转化为机械能。
外界对物体做功，物体（气球）内能增大；外界机械能转化为（气球）内能。
类比：人（物体）奔跑撞门（外界），人对门做功，速度变慢，物体自身能量变小，转化为了外界的能量，外界的能量增大。
（3）学生活动3
学生上来用打气筒打气前后，学生用手感觉筒壁的温度，观察有什么变化。
现象：筒壁温度明显增大；
结论：外界（人）对物体（打气筒）做功，物体（打气筒内部的空气）内能增加；机械能转化为物体的内能；
+
空气传热给筒壁，使筒壁内能增大。
（4）讨论
热传递和做功都能改变物体的内能，两种方式有什么异同？
（提示：从改变内能的方式上比较）
结论：不同点——热传递是内能的转移（能的转移）；
做功是能量的形式发生转化（能的转化）。
（三）知识应用
1.从能的观点解释：
①射入木桩的子弹，最后静止在木桩中，子弹的机械能（动能）哪儿去了？
②壶中的水沸腾时，壶盖为什么会不停地跳动？（壶内气压增大）
解释：水蒸气增多，内能增大（水蒸气质量、体积增大），壶内气压增大，顶开壶盖。
水蒸气的内能
壶盖的机械能
③钻木取火。
解释：机械能转化为木头的内能，木头温度升高，达到燃烧温度。
④冬天手冷，你会怎样做，才能使手觉得不太冷？为什么？
七、作业设计：
一、思考题：
（1）在热传递过程中，内能总是从内能多的物体向内能少的物体转移，直到两物体的内能相同为止。这种说法是否准确?为什么？
应改为：在热传递过程中，内能总是从温度高的物体向温度低的物体转移，直到两物体的温度相同为止。
（2）一个温度为10℃的铅球以5米/秒的速度被抛出，跟它静止在地面上被加热到25℃相比较，哪一种情况下它的内能大？哪一种情况下它的机械能大？
解释：机械能的大小与物体
质量、速度、高度有关；
内能的大小与物体
质量、温度、体积、状态有关。
区别：机械能：物体作为整体时所具有的能；
内能：物体内所有分子的能的总和。
二、区本分层作业P56~58
“5.3
内能”
板书
5.3
内能
1.内能：物体内所有分子动能和分子势能的总和。
一切物体具有内能。
2.内能与物体的质量、温度、体积（或状态）有关。
热传递
能的转移
3.改变物体内能方法：
物体对外界
等效
做功
机械能
内能
外界对物体
能的转化
1