内能教学设计

内能教学设计

(一)知识与技能

1.了解内能的概念，知道任何一个物体都具有内能。

2.知道热量的概念及单位。

3.结合实例分析，知道热传递是改变物体内能的一种方式，是内能的转移过程。

4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。

(二)过程与方法

会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。

(三)情感态度和价值观

了解用热传递和做功改变物体内能的方法在生产、生活中的应用，会应用相关知识解释一些现象。

二、教学重难点

本节是由“内能”、“物体内能的改变”两部分内容组成的。内能是构成物体的所有分子，其热运动的运动与分子势能的总和。分子的概念就比较抽象，学生是通过宏观现象来推测微观机理建立的，而内能的概念也非常抽象，内能概念的建立是本节的一个重点和难点;物体的内能与温度有关，两个温度不同的物体会发生热传递，在热传递过程中转移能量的多少就是热量，它不是物体内部所含有的量，而是一个变化量，要区分温度、内能、热量之间的关系，所以对热量概念的建立也是本节重点之一;另外改变物体内能的途径也是本节的教学重点。

重点：内能、热量概念的建立，知道改变物体内能的两种途径。

难点：用类比的方法建立内能的概念。

三、教学策略

内能的概念比较抽象，学生难于直接接受和理解。在教学中可以结合机械能的知识，可用对比的方法，物体由于运动而具有动能，分子也在不停地做无规则运动，所以分子也具有动能;弹簧被压缩或拉伸时具有弹性势能，分子间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间也存在分子势能。内能的大小与温度有关，可以通过物体温度的变化来反映内能的变化。内能改变有两种方法：做功和热传递，这两种改变内能的方法在生活中经常使用到，只是没有上升到理论层面，可以给出生活中常见的内能改变，对内能改变方法进行分类，从而总结出内能改变的'两种方法。热传递中转移能量的多少就是热量，它是一个过程量，反映内能的变化量，要用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，热传递改变内能是能量的转移。做功改变物体内能涉及两个方面，对物体做功和物体对外做功，通过实验来证明做功可以改变物体的内能，其中采用了转化的方法，如压缩空气使其内能增大，转化为棉花的燃烧等。做功改变物体的内能是能量的转化。

四、教学资源准备

多媒体课件、空气压缩引火仪、烧瓶、打气筒、自行车车胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。

五、教学过程

演示：给一个回力玩具汽车上紧发条，使其在水平桌面上运动。

小汽车的动能是怎么来的？

学生观察小车运动，得出小车的动能是由弹簧的弹性势能转化而来的。

创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。

演示：从一个装满开水的暖水瓶中倒出一部分水，用软水塞塞紧，注意观察瓶塞。

推动瓶塞的能量来自哪里？

水蒸气具有能量，这就是我们要研究的内能。

学生观察实验，思考问题。

提出猜想，可能是来自于热水（或热的水蒸气）。

结合实验，提出问题，引入新课。

新课内容（25分钟）

内能

展示具有动能的物体的图片和视频。

物体由于运动而具有的能量是动能。分子具有动能吗？

展示具有势能的物体的图片和视频。

弹簧由于发生弹性形变具有弹力，还具有弹性势能。分子间有分子势能吗？

我们把动能和势能统称为机械能，构成物体的所有分子，其热运动的动能和分子势能之和叫做物体的内能。

内能和机械能是同种能量吗？你能说出它们的异同点吗？

小结：内能是与机械能不同的一种能量。物体可以没有机械能，但一定有内能。因为分子在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能。

结合动能的特点，思考问题。

分子也具有动能，根据分子动理论的初步知识，分子在不停地做无规则运动。

结合势能的特点，知识迁移得出：分子具有分子势能，因为分子间也存在相互作用的引力和斥力。

根据前面的定义，学生讨论。

机械能是与物体整个机械运动情况有关的能量。而内能是与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能。

内能和机械能的单位都是焦耳（J）。

学生进行讨论补充。

利用对比的方法得出内能的概念，注重物理方法培养。

培养对比的物理方法。

内能的大小

猜想：内能大小可能与哪些因素有关？请说说你的猜想依据。

小结：

1．内能的大小与物体的温度有关。同一物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。

2．内能还与物体的质量、状态等有关。

3．一切物体都具有内能。

判断下列物体内能的变化。

1．太阳下的一瓶水，温度升高。

2．一杯水喝掉一半。

3．水结成冰。

学生讨论，进行猜想，同学之间相互补充。

1．内能可能与温度有关，因为温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大，内能越大。

2．内能可能与质量有关，因为质量越大，物体所含分子数量越多。

学生根据影响内能大小的因素判断内能的变化。

培养学生分析问题的能力。

物体内能的改变──热传递

如何判断一个物体内能大小的变化？

把刚煮熟的鸡蛋从开水中拿出放入冷水中，判断鸡蛋和水的内能的变化。并说出理由。

鸡蛋和水的内能发生了改变，它们之间发生了热传递，通过热传递改变了鸡蛋和水的内能。

热会从高温物体传递给低温物体；高温物体的温度会降低内能减少，低温物体的温度会升高，内能增加。

在鸡蛋和水的例子中，热传递的方向？

热量：

1．定义：在热传递中，传递能量的多少。

2．单位：焦耳（J）。

3．物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少。

4．内能反映的是热传递过程中内能的变化量，只能用“吸收”或“放出”描述，不能用“具有”、“含有”等词描述。

5．热传递中转移的是热量，不是温度。

你能举出一些利用热传递改变物体内能的例子吗？

讨论：

结合问题，讨论温度、内能和热量的不同点。

一个物体的温度升高，它的内能增加。物体内能增加，温度是否一定升高？举例说明。

小结：内能是能量的一种形式，也是某一时刻的状态量，一切物体都具有内能；热量是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述。

物体的内能与温度有关，物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。可以根据温度的变化来判断物体内能的变化。

鸡蛋的内能减小，水的内能增大。因为鸡蛋的温度降低，水的温度升高。

热传递从高温的鸡蛋向水传递。

学生讨论，举例。

冬天利用热水袋取暖、发烧时用冷毛巾给头部降温、夏天把食物放入冰箱冷藏等。

学生讨论，进行交流。

物体内能增加，温度不一定升高。如晶体在熔化时，温度不变，内能是增加的；液态晶体在凝固时，温度不变，但要放热，内能减少。

提高学生的物理素养。培养思考、自学能力。

利用生活实例提高学生的学习兴趣。

培养学生合作学习的能力。

物体内能的改变──做功

除了热传递外，还有什么途径可以改变物体的内能？

投影做功改变物体内能的图片和视频，这些图片说明了什么？

分组实验：怎样使一段铁丝的温度升高、内能增大？

器材：一段较粗的软铁丝、一个打火机、一张砂纸、热水袋、小毛巾等

学生讨论实验方法，并尝试完成实验。

分析论证：你能给这些方法进行分类吗？

你还能举出一些利用做功改变物体内能的一些实例吗？

得出结论：改变物体内能有两种方式：热传递和做功。

演示实验

1．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，观察发生的现象。

（1）实验中硝化棉的作用

（2）实验中谁对谁做功？

通过实验可以知道，对物体做功，物体的内能会增加，把机械能转化为内能。

利用打气筒给自行车车胎打气，请一同学用手感觉气筒外壁上下部分的温度，形成此现象的原因？

由此可见，压缩空气做功使空气内能增大是气筒外壁温度升高的主要原因，摩擦在这里是次要的。

2．在烧瓶内盛少量水。利用打气筒给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。

（1）描述观察到的实验现象，此现象形成的原因是什么？

（2）瓶内放水的作用是什么？

（3）实验中谁对谁做功？

本实验中通过水蒸气液化形成水雾来反映气体对外做功时内能减少、温度降低的，也是利用了转化的物理方法。

通过实验可以知道，物体对外做功，内能会减少，把内能转化为机械能。

你能再举出一些物体对外做功内能减少的例子吗？

学生观察图片和视频，这些图片说明了做功可以改变物体的内能。

学生进行实验，可能会出现下列方法：

1．用打火机去烧铁丝，使铁丝的温度升高。

2．把铁丝放在热水袋上，用热水袋焐铁丝。

3．把铁丝反复弯折，使铁丝温度升高。

4．用砂纸反复摩擦铁丝，使铁丝温度升高。

……

方法1和2属于一类，采用了热传递的方法使铁丝温度升高、内能增加。另外两种方法采用做功的方法改变了铁丝的内能。

结合实际生活，学生举例，如摩擦生热、钻木取火等。

学生观察实验，思考提出的问题。

实验中利用硝化棉的燃烧反映了筒内空气内能增加，温度升高，采用了转化的方法。空气内能增加是因为活塞压缩筒内空气做功，把活塞的机械能转化为空气的内能。

打气筒外壁下面温度比上面的温度高，主要的原因是压缩空气做功增加了内能。

学生观察实验，在瓶塞跳出时，可以看见瓶内出现水雾。它是由瓶内水蒸气遇冷液化形成的。利用打气筒给瓶内打气时，压缩瓶内空气做功，空气的内能增加，温度升高，瓶内的水汽化形成大量无色的水蒸气；当瓶内气体冲开瓶塞时，空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，使水蒸气液化形成小水滴。

学生结合实际生活，举例。

如打开可乐瓶盖时，会在瓶口出现“雾”；把车胎内的气放掉时，在气门芯处出现小水珠等（可以进行课堂实验）。

培养学生实验动手能力。

利用分类总结的方法得出做功可以改变物体的内能。

结合实例，加强物理与生活的联系

培养学生的观察能力。

培养利用物理知识解决实际问题的能力。

培养学生观察实验、思考实验的能力。

结合实例加强物理与生活的联系，提高学生的学习兴趣。

讨论：

1．利用热传递和做功都可以改变物体的内能，你能说说这两种方法的异同吗？

2．物体吸热，内能一定增加、温度升高吗？对物体做功，物体内能一定增加吗？

结合本节所学内能，学生讨论这两个问题，也可以作为课后的思考题。

培养学生合作学习的能力。

总结（5分钟）

课堂小结：

1．通过这节课你学到了什么？

2．什么是内能？物体的内能大小与温度的关系。

3．温度、内能与热量这三个物理量的关系。

4．改变物体内能的方法。

学生梳理本节课知识内容。

1．本节主要内容是内能和内能的两种改变方法。

2．内能是构成物质的所有分子热运动的动能与分子势能的总和。内能的大小与温度、质量等因素有关，同一物体温度升高，内能增加。

3．热量是热传递过程中转移能量的多少，是能量的变化量。物体的温度升高，内能增大。可以通过物体温度变化反映物体内能的变化。

4．物体内能的改变可以利用热传递和做功的方法，这两种方法在改变物体的内能上是等效的。

培养学生总结归纳的能力。

作业布置

完成《动手动脑学物理》 第1、2题。

按要求完成。

知识巩固。