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第十三章 第3节《内能》
——“教-学-评”核心素养一体化教案
一、教学目标
（一）物理观念
理解内能的概念，知道内能与温度、质量等因素有关，构建内能是物体内部能量总和的观念。
能区分内能与机械能，认识到内能是微观分子层面的能量，机械能是宏观物体整体的能量。
知道改变物体内能的两种方式：做功和热传递，能用相关观念解释生活中物体内能改变的现象。
（二）科学思维
通过类比机械能理解内能，培养类比推理的思维能力。
从微观角度分析内能的改变，构建微观模型，提升逻辑思维能力和从微观本质理解宏观现象的能力。
（三）科学探究
经历探究改变物体内能方式的实验过程，学会设计实验、观察实验现象、记录和分析数据，培养科学探究能力。
在探究过程中，尝试根据已有知识和经验提出猜想，并通过实验进行验证，培养质疑和创新精神。
（四）科学态度与责任
在实验探究和理论分析中，培养严谨、实事求是的科学态度，尊重实验事实和数据。
认识到内能知识在生活和生产中的广泛应用，增强将科学知识应用于实际的意识和社会责任感。
二、教学重难点
（一）教学重点
内能的概念。
改变物体内能的两种方式：做功和热传递。
（二）教学难点
从微观角度理解内能的概念以及内能与温度、质量等因素的关系。
理解做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
三、教学方法与教学道具素材
（一）教学方法
讲授法：对内能等抽象概念进行清晰讲解，帮助学生理解。
实验探究法：通过设计实验，如空气压缩引火仪实验、搓手实验等，让学生探究改变物体内能的方式，培养学生探究能力。
讨论法：组织学生讨论内能与机械能的区别、生活中改变内能的实例等，激发学生思维，促进学生间的交流与合作。
类比法：将内能与机械能进行类比，帮助学生更好地理解内能概念。
（二）教学道具素材
多媒体课件：包含内能相关的动画、微观粒子运动视频、生活中内能改变实例的图片等。
实验器材：空气压缩引火仪、铁丝、砂纸、烧杯、热水、冷水、打气筒、橡皮塞、玻璃瓶等。
四、教学过程
（一）新课导入（5分钟）
生活场景导入：播放一段冬天人们通过搓手取暖的视频，提问学生：“在寒冷的冬天，我们搓搓手就会感觉暖和一些，这是为什么呢？”引导学生思考搓手过程中能量的变化。
设计意图：从学生熟悉的生活场景入手，引发学生的思考，激发学生的学习兴趣，自然引出本节课关于内能的主题。
及时性评价：对积极回答问题的学生给予肯定，如“你对生活现象观察得很仔细，能迅速联系到我们要探讨的能量变化问题，非常棒”。
（二）知识讲解与活动环节（30分钟）
活动一：内能概念的引入（8分钟）
回顾旧知：引导学生回顾分子动理论的知识，提问：“分子在不停地做无规则运动，分子之间存在相互作用力，这表明分子具有哪些形式的能量呢？”
类比引入：类比物体由于运动具有动能，由于被举高或发生弹性形变具有势能，讲解物体内部的分子由于运动具有分子动能，由于分子间存在相互作用力具有分子势能。
讲解概念：物体内部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。强调内能是物体内部能量的总和，一切物体，不论温度高低，都具有内能。
设计意图：通过回顾旧知和类比，帮助学生从已有的知识体系出发，逐步构建内能的概念，降低理解难度。
及时性评价：对能准确回忆分子动理论知识并积极参与思考的学生给予表扬，如“你对之前的知识掌握得很牢固，并且能迅速运用到对内能概念的理解上，非常好”。
活动二：影响内能大小的因素（8分钟）
提出问题：引导学生思考“内能的大小可能与哪些因素有关呢？”让学生分组讨论并猜想。
分析讨论：结合分子动理论，引导学生分析：温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大，内能越大；质量越大，分子数量越多，内能越大。同时说明状态也会影响内能，例如同种物质，固态变成液态时要吸热，内能增加。
多媒体展示：展示一些图片或动画，如加热水时，水的温度升高，内能增加；相同温度的一大桶水和一小杯水，大桶水内能大等，帮助学生理解。
设计意图：通过讨论、分析和多媒体展示，让学生深入理解内能与温度、质量、状态等因素的关系，培养学生的逻辑推理能力。
及时性评价：对提出合理猜想和能准确分析影响因素的小组给予肯定，如“这个小组讨论得很深入，猜想有依据，分析也很到位，对影响内能的因素有了很好的理解”。
活动三：探究改变物体内能的方式（14分钟）
实验1：做功改变物体内能
演示实验：利用空气压缩引火仪进行实验。向玻璃筒内放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，观察现象。提问学生：“看到了什么现象？棉花为什么会燃烧？”引导学生分析在压缩空气过程中，活塞对空气做功，空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点使其燃烧。
学生实验：让学生用砂纸打磨铁丝，感受铁丝温度的变化。思考并讨论“通过什么方式改变了铁丝的内能？”学生通过亲身感受，得出通过做功的方式可以改变物体的内能。
实验2：热传递改变物体内能
演示实验：将装有冷水的烧杯放入装有热水的大烧杯中，让学生观察冷水温度的变化。提问：“冷水的温度为什么会升高？”引导学生分析热量从热水传递到冷水，使冷水的内能增加。
生活实例讨论：组织学生讨论生活中热传递改变物体内能的实例，如用热水袋取暖、烧开水等。
总结归纳：引导学生总结改变物体内能的两种方式：做功和热传递，并讲解做功改变物体内能是其他形式的能与内能的相互转化，热传递改变物体内能是内能的转移。
设计意图：通过实验探究和生活实例讨论，让学生亲身体验和理解改变物体内能的两种方式，培养学生的实验探究能力和理论联系实际的能力。
及时性评价：对认真观察实验现象、准确分析原因以及积极参与讨论的学生给予表扬，如“你对实验现象观察得细致入微，原因分析准确，对改变物体内能的方式理解得很透彻”。
（三）典型例题讲解（10分钟）
例1：关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A. 温度为0℃的物体没有内能 B. 物体内能增加，一定是通过外界对物体做功 C. 正在沸腾的水吸收热量，温度不变，内能增加 D. 在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少
分析：一切物体都具有内能，A选项错误；物体内能增加，可能是外界对物体做功，也可能是吸收了热量，B选项错误；正在沸腾的水吸收热量，温度不变，但由于水变成水蒸气，分子势能增加，所以内能增加，C选项正确；在相同物态下，同一物体温度降低，分子热运动减慢，分子动能减小，内能会减少，D选项正确。
解答：答案为CD。讲解时强调内能概念、改变内能方式以及内能与温度的关系等知识点的应用。
例2：下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是（ ） A. 两手相互摩擦，手掌温度升高 B. 发烧时用冷毛巾给头部降温 C. 把蔬菜放入冰箱内，蔬菜温度降低 D. 在阳光照射下，公园里石凳温度升高
分析：两手相互摩擦，是克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使手掌温度升高，属于做功改变物体内能，A选项正确；用冷毛巾给头部降温、把蔬菜放入冰箱内、石凳在阳光照射下温度升高，都是通过热传递使物体的内能发生改变，B、C、D选项错误。
解答：答案为A。通过该例题帮助学生区分做功和热传递改变物体内能的不同方式。
设计意图：通过典型例题，帮助学生巩固对内能概念、影响内能因素以及改变内能方式的理解，提高学生运用知识解决问题的能力。
（四）课堂小结（5分钟）
一、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. 影响因素：温度、质量、状态等。
二、改变物体内能的方式
1. 做功：其他形式的能与内能相互转化。
2. 热传递：内能的转移。
3. 等效性：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
（五）课后作业
基础性作业：完成课本上关于内能概念、改变内能方式的练习题；用内能知识解释生活中两个物体内能改变的现象。
拓展性作业：查阅资料，了解热机工作过程中内能的转化情况，写一篇简短的报告，阐述热机是如何通过改变内能来对外做功的。
五、教学反思
在本节课教学中，通过生活场景导入激发了学生的学习兴趣，实验探究环节让学生对改变物体内能的方式有了较直观的认识。但在讲解内能概念时，虽然采用了类比等方法，部分学生对微观层面的内能概念理解仍存在困难，在后续教学中可增加更多微观动画演示，帮助学生理解。在引导学生分析影响内能因素时，学生对于状态改变影响内能的理解不够深入，应在今后教学中多举一些实例，加强这方面的讲解。同时，在学生运用知识解释生活现象时，发现部分学生思路不够清晰，需要在教学中加强训练，提高学生分析和解决实际问题的能力。
六、教学评价
（一）及时性评价
在学生回答问题、参与实验和讨论等过程中，及时给予评价。如学生准确回答内能概念相关问题时，表扬“你对内能概念理解深刻，回答准确无误，非常出色”；当学生在实验中积极操作并认真观察现象时，肯定“你在实验过程中表现得很专注，对实验现象的观察很认真，这种态度值得大家学习”。
（二）达成性评价
通过课堂提问，了解学生对内能概念、影响因素以及改变内能方式的掌握情况，例如询问学生内能与机械能的区别、改变内能两种方式的本质等问题。
通过例题解答，评估学生运用内能知识解决实际问题的能力，观察学生能否准确判断内能变化情况以及改变内能的方式。
观察学生在实验探究中的表现，评价其科学探究能力，包括实验设计的合理性、操作的规范性、数据分析和结论得出的逻辑性等。
（三）评价结果反馈与教学调整
如果学生对内能概念理解不清晰，在后续教学中增加更多实例和微观模型演示，帮助学生理解。例如，通过动画展示不同温度下分子的运动情况，让学生更直观地感受内能与分子运动的关系。
若学生在区分做功和热传递改变内能方式上存在困难，补充更多对比性的练习题和生活实例分析，强化学生对这两种方式的理解。如列举更多复杂的生活场景，让学生判断其中内能改变的方式，并说明理由。
针对学生科学探究能力方面的不足，如实验设计不合理或数据分析不准确，在后续实验课中加强指导，提供更多实验设计案例进行分析，引导学生正确设计实验和分析数据。

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