资源简介

教学设计
课题 内能
课型 新授课
教学内容分析
本章主要学习内能相关知识。通过宏观的扩散实验验证物质微观结构，得出内能的概念及影响因素。探究改变内能的两种方式为做功和热传递。还会学习比热容，它是物质的一种特性，可利用比热容知识进行热量计算，并解释如沙漠昼夜温差比海边大等自然现象。本章是在学生学习了机械能等知识的基础上，从宏观的机械能拓展到微观的内能，为下一章学习热机、能量的转化和守恒奠定基础 。
学习者分析
学生在之前的物理课程中已积累一定实验探究经验，熟悉基本实验仪器操作，如温度计、天平。在探究“比较不同物质吸热情况”时，能较快上手实验操作。像在“探究水沸腾特点”实验中学会温度计正确使用和数据记录，为本次实验数据测量记录奠定基础。他们需要掌握了控制变量法、转换法等科学研究方法，能运用控制变量法控制质量、加热时间等变量，通过观察温度变化来比较不同物质吸热能力，理解将物质吸热能力转换为温度变化量来研究。 知识储备 1.学生已经理解热传递的基本原理，明白热量从高温物体传递到低温物体，以及热传递改变物体内能的知识。例如，他们知道用热水袋取暖是通过热传递使身体内能增加。 2. 掌握内能的概念，知道内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，能简单判断物体内能随温度的变化情况。比如，知道一杯热水降温时内能减小。但对于内能微观本质理解不够深入，在学习比热容与分子热运动关系时需加强引导。 三、学科能力水平 1. 具备初步观察能力，能观察到生活中一些与比热容相关现象，如海边昼夜温差小。但对现象本质原因分析不足，教学中需引导其深入思考。 2. 实验操作能力有一定基础，但在实验设计和误差分析方面存在欠缺。在“比较不同物质吸热情况”实验中，设计实验方案时可能忽略一些影响因素，如加热不均匀。教师要指导完善实验方案，培养分析误差原因和改进实验的能力。 3. 逻辑思维能力在逐步发展，能进行简单推理。但对于比热容这种抽象概念，将其与热量、温度、质量等概念综合理解运用时存在困难，教学中需通过实例和练习帮助学生构建知识体系。 四、学习兴趣与需求分析 1. 学生对生活中物理现象充满好奇心，像海陆风形成、汽车发动机用水冷却等与比热容相关生活现象，容易激发学习兴趣。 2. 渴望通过实验探究来学习新知识，在实验中动手操作、观察现象、得出结论，满足对未知探索欲望。 3. 希望所学物理知识能解决生活实际问题，如理解不同季节昼夜温差变化，解释生活中热现象，提高对物理知识实用性认识。 五、学生发展需求、发展路径分析 1. 科学探究能力发展：在本次实验探究中，教师引导学生自主提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析数据、得出结论和评估反思。通过小组合作，培养学生交流协作能力，使学生掌握科学探究方法，提高科学探究能力。 2. 物理思维发展：从生活现象入手，引导学生将感性认识上升为理性认识，建立比热容概念。通过分析、推理、归纳等思维方法，理解比热容与热量、温度、质量的关系，培养逻辑思维能力。 3. 知识应用能力发展：通过生活实例分析和练习题训练，让学生运用比热容知识解释自然现象、解决实际问题，提高知识应用能力。例如，分析暖气用水作为传热介质原因，加深对比热容知识理解和应用。 六、学习本课时可能碰到的困难 1 概念理解困难：比热容概念内涵丰富，涉及热量、温度变化、质量三重概念关系，较为抽象，学生难以理解其物理意义和特性。 2. 实验数据处理困难：在“比较不同物质吸热情况”实验中，数据较多，学生在数据处理和分析时，可能难以准确找到物质吸热能力与各因素关系，绘制图像和得出结论存在困难。 3. 知识应用困难：在运用比热容知识解释自然现象和解决实际问题时，学生可能不知如何将具体问题与所学知识联系，难以选择合适公式和方法进行分析计算。
学习目标确定
阶段 1 ：确 定学习目标 学生将知道的 知识（K）1. 内能的基本概念与单位：知道内能是构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，用符号U表示，单位为焦耳（J ） 。能说出一切物体在任何情况下都具有内能，例如炽热的铁水和冰冷的冰块都有内能。 2. 影响内能大小的因素：了解物体的内能与温度、质量、状态等因素有关。知道在其他条件相同时，物体温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大；质量越大，分子数量越多，内能也越大；物质状态改变时，分子间距离和相互作用改变，内能随之变化，如冰熔化成水，需要吸收热量，内能增加 。 3. 改变内能的两种方式：记住改变物体内能的两种方式是做功和热传递。明确做功改变内能的实质是其他形式的能与内能之间的相互转化，例如摩擦生热是机械能转化为内能；热传递改变内能的实质是内能从高温物体转移到低温物体，或者从物体的高温部分转移到低温部分 。 4. 热量的概念：知道热量是在热传递过程中，传递能量的多少，用符号Q表示 ，单位也是焦耳（J）。理解物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少 。学生将理解的 概念（U） 1. 内能与机械能的区别：理解内能是微观层面分子的能量，与分子热运动和分子间相互作用有关；机械能是宏观物体的动能和势能的总和，与物体的机械运动状态和相对位置有关。能举例说明物体的机械能可以为零，但内能永远不为零，如静止在水平地面上的物体机械能为零，但其内部分子仍在不停运动，具有内能 。 2. 温度、内能和热量的关系：明白温度是物体的冷热程度，是分子热运动剧烈程度的宏观表现；内能是分子动能和势能的总和；热量是热传递过程中内能的转移量 。理解物体温度升高，内能一定增加，但内能增加温度不一定升高（如晶体熔化过程，吸收热量，内能增加，但温度不变 ）；物体吸收热量，内能增加，但内能增加不一定是因为吸收了热量，还可能是外界对物体做功 。 3. 热传递的条件和方向：理解热传递发生的条件是存在温度差，热传递的方向是从高温物体传向低温物体，直到两物体温度相等，达到热平衡状态 。学生将具备的 能力（D）1. 分析推理能力：通过观察生活中的热现象（如冬天用热水袋取暖、钻木取火等 ）和实验现象（如空气压缩引火仪实验、热传递实验 ），能运用分子动理论和内能知识进行分析推理，得出改变内能的方式和内能变化的原因 。例如，分析压缩空气时，空气内能增加的原因是外界对空气做功，机械能转化为内能 。 2. 知识应用能力：能够运用内能、温度、热量的知识解释日常生活和自然现象中的相关问题，如为什么夏天给自行车轮胎打气不能打得太足（防止气体受热膨胀，内能增大，压强增大，导致爆胎 ）；能解释一些简单的科技应用原理，如热机工作过程中能量的转化与内能改变的关系 。 3. 实验探究能力：学会设计简单的实验来探究改变物体内能的方法，如通过摩擦、压缩等方式改变物体内能，并能正确选择实验器材，规范操作实验，观察记录实验现象，分析实验数据得出结论 。例如，设计实验探究做功是否可以改变物体的内能，选择合适的实验器材（如空气压缩引火仪、活塞、玻璃筒等 ），按照实验步骤进行操作，观察到棉花燃烧现象，得出做功可以增加物体内能的结论 。 4. 类比思维能力：在学习内能概念时，能够运用类比的方法，将分子的动能与物体的动能类比，分子势能与物体的重力势能、弹性势能类比，从而更好地理解内能的概念和本质 。
学习重点难点
重点：1、内能、热量概念的建立 改变内能的两种途径 难点：类比法建立内能的该案
学习评价设计
一、知识掌握维度 1. 内能概念与单位 评估方式：课堂提问、填空题 具体内容：能否准确说出内能的定义（构成物体的所有分子的热运动动能与分子势能的总和）、单位（焦耳，J），以及“一切物体在任何情况下都具有内能”的特点（如判断“0℃的冰没有内能”是否正确）。 2. 影响内能的因素 评估方式：选择题、情景分析题 具体内容：能否识别温度、质量、状态对物体内能的影响（如比较“一杯80℃的水和一桶20℃的水”的内能大小，解释“冰熔化成水时内能增加”的原因）。 3. 改变内能的两种方式 评估方式：实例辨析、实验描述题 具体内容：能否区分做功和热传递（如判断“摩擦生热”“晒太阳取暖”分别属于哪种方式），并说出两种方式的实质（能量转化 vs 能量转移）。 4. 热量的概念 评估方式：判断题、简答题 具体内容：能否正确表述热量的定义（热传递过程中传递的能量多少），以及“热量是过程量，不能说物体‘含有’热量”（如纠正“物体温度高，热量多”的错误说法）。 二、概念理解维度 1. 内能与机械能的区别 评估方式：对比分析题、举例说明题 具体内容：能否从微观与宏观角度区分两者（如解释“静止在地面的物体机械能为零，但内能不为零”），并举例说明两者的独立性（如物体机械运动状态改变时，内能可能不变）。 2. 温度、内能、热量的关系 评估方式：辨析题、推理题 具体内容：能否理清三者的逻辑关系，如： 温度升高→内能一定增加（但反之“内能增加→温度一定升高”错误，如晶体熔化）； 吸收热量→内能增加（但反之“内能增加→一定吸收热量”错误，如外界做功）。 3. 热传递的条件与方向 评估方式：实验分析题、情景题 具体内容：能否解释热传递的条件是“存在温度差”，方向是“从高温到低温”（如分析“两个温度相同的物体接触时，是否发生热传递”）。 三、能力达成维度 1. 实验探究能力 评估方式：实验操作考核、实验报告评分 具体内容： 能否设计并操作“做功改变内能”（如压缩空气引火仪实验）和“热传递改变内能”（如热水与冷水混合）的实验，规范记录现象（如棉花燃烧、温度变化）； 能否通过实验现象推理结论（如从“铁丝弯折后发热”得出“做功可以增加内能”）。 2. 分析与推理能力 评估方式：案例分析题、论述题 具体内容：能否结合分子动理论分析内能变化的微观原因（如“压缩空气时，分子碰撞加剧→分子动能增加→内能增大”）；能否用内能知识解释生活现象（如“柴油机压缩冲程的点火原理”）。 3. 知识应用能力 评估方式：应用题、方案设计题 具体内容：能否运用内能知识解决实际问题，如： 解释“冬天搓手取暖”“暖气供暖”的原理； 设计“使物体内能减少”的方案（如“向物体做功”或“热传递放热”）并说明依据。 4. 科学思维能力 评估方式：概念辨析、模型构建题 具体内容：能否用类比法理解抽象概念（如将“分子动能与势能”类比“物体的动能与势能”）；能否通过思维导图梳理“内能、温度、热量”的逻辑关系，体现思维的系统性。
学习活动设计
教师活动学生活动环节一：（根据课堂教与学的程序安排）教师活动1 1. 演示2组对比实验：① 用空气压缩引火仪快速压缩空气，观察棉花燃烧；② 用热水袋焐冷手，感受温度变化。 2. 引导学生观察并连续提问：“压缩空气时棉花为什么会燃烧？手接触热水袋后为什么会变热？这两种现象中物体的‘能量’发生了怎样的变化？这种‘能量’与分子的运动和作用有关吗？” 3. 结合生活实例补充问题：“冰熔化成水时，温度不变但需要吸热，吸收的热量去哪里了？” 聚焦“内能的本质”“改变内能的方式”“温度、内能与热量的关系”3个核心问题。学生活动1 1. 观察实验现象，记录关键信息（如压缩空气时的力度与棉花燃烧的关系、手的冷热变化）。 2. 结合已有分子动理论知识（分子在运动、有相互作用力），尝试猜想：“可能是分子的能量变化了？”“压缩和吸热都能让物体‘能量’增加？” 3. 小组内交流对问题的初步理解，提出自己的困惑（如“温度不变时，能量还会变化吗？”）。通过实验和生活现象制造认知冲突（如“温度不变时能量仍可变化”），激发探究欲，将宏观能量变化与微观分子运动关联，培养“从生活走向物理”的探究意识（核心素养之“科学探究”）；以问题链锚定学习目标，引导学生带着疑问进入深度学习。环节二：教师活动2 1. 分组任务分配：将学生分为3组，分别探究“内能的构成”“做功改变内能”“热传递改变内能”。提供实验器材（如空气压缩引火仪、烧杯、热水、冷水、温度计、铁丝等）和探究指引（如“如何通过实验证明做功可以改变内能？”“热传递中能量转移的条件是什么？”）。 2. 巡视指导：针对实验操作中的问题（如压缩空气时力度不足、热传递实验中未控制温度差）进行提示，引导学生记录关键数据（如铁丝弯折前后的温度变化、热水与冷水混合后的最终温度）。 3. 组织小组汇报与辩论：每组分享实验结论后，教师抛出辨析问题（如“‘物体的温度越高，内能一定越大吗？’‘物体吸热，温度一定升高吗？’”），引导学生结合实例（如质量不同的热水、晶体熔化）展开讨论，最终总结内能的概念、改变方式及三者关系。学生活动2 1. 小组合作完成实验：① 弯折铁丝，感受温度变化，分析做功与内能的关系；② 观察热水与冷水混合时的温度变化，总结热传递的条件和能量转移特点；③ 结合分子动理论，讨论“内能是分子动能和势能的总和”的合理性。 2. 讨论辨析：针对“温度、内能、热量”的关系，举例反驳错误观点（如“一杯热水和一桶温水，热水温度高但内能不一定更大”），形成正确认知。 3. 整理结论：用思维导图梳理“内能的定义→影响因素→改变方式→与温度、热量的区别”逻辑链。活动意图说明 通过协作实验培养动手能力和团队协作精神（核心素养之“科学探究”）；在辨析与讨论中突破概念难点（如内能与机械能的区别、温度与内能的非必然关系），构建清晰的物理观念（核心素养之“物理观念”）；通过逻辑梳理提升科学思维的严谨性。环节三：教师活动3 1. 展示生活与科技案例：① 柴油机的压缩点火原理（做功改变内能）；② 北方地暖的热传递过程；③ 航天器的热防护系统（利用材料内能变化散热）。 2. 提出拓展任务：“设计一个‘使冰块内能增加’的方案，说明采用的方法（做功或热传递）及原理”“解释‘钻木取火’和‘烤火取暖’的能量变化差异”。 3. 组织“能量变化情景剧”：让学生用肢体动作模拟分子在“做功”和“热传递”过程中的运动变化（如压缩时分子碰撞更剧烈，热传递时分子动能从“快”向“慢”传递）。学生活动3 1. 分析案例中的内能变化：如解释柴油机压缩冲程中“机械能→内能”的转化，地暖中“内能从高温水向低温空气转移”。 2. 设计并交流方案：如“摩擦冰块（做功）”“用热水袋焐冰块（热传递）”，说明两种方式的本质区别。 3. 参与情景剧表演，通过模拟加深对“微观分子运动与宏观内能变化”关联的理解。
板书设计
内能：（1)定义 (2)影响因素 ↗ 分子动能 → 温度相关 内 能 微观粒子多少 → 种类、质量 ↘ 分子势能 → 状态相关 ★ 注意：一切物体都有内能 改变内能的两种方式：（本质、实例、应用） 热传递 做功：
作业与拓展学习设计
基础：课本习题13（辨析概念） 实践：记录家中3种改变内能的方式（拍照+文字说明） 挑战：解释“空调制冷时内能如何转移”（能量守恒角度）
特色学习资源分析、技术手段应用说明
仿真实验：PhET“气体性质”互动程序 可视化工具：慢镜头拍摄墨水扩散过程

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