第一节 物体的内能教学设计高中物理选择性必修第三册沪科版（2020·上海专用）

第一节物体的内能教学设计高中物理选择性必修第三册沪科版（2020·上海专用）备课组主备人授课教师授教学科授课班级XX年级课题名称教学内容一、教学内容本节课为沪科版高中物理选择性必修第三册第一章第一节《物体的内能》。主要内容包括：分子动能与分子平均动能；分子势能与分子间作用力的关系；内能的概念及其与分子动能、分子势能的总和；影响物体内能的因素（温度、体积、物态）。核心素养目标二、核心素养目标物理观念：形成内能的微观本质认知，理解内能是分子动能与分子势能的总和，能从分子运动角度解释温度、物态对内能的影响。科学思维：通过分析分子间作用力与分子势能的关系，培养模型建构与推理论证能力。科学探究：通过探究影响内能的因素，提升基于事实分析问题的能力。科学态度与责任：体会内能知识在生活中的应用，形成科学服务于社会的意识。教学难点与重点1.教学重点：内能的微观本质及影响因素。核心内容包括分子动能与温度的关系（如温度升高，分子热运动加剧，分子动能增大）、分子势能与分子间作用力的关系（如分子间距增大，分子势能可能增大或减小，取决于分子力做正功还是负功）、内能是分子动能与分子势能的总和（如理想气体分子间无作用力，分子势能为零，内能等于分子动能）。

2.教学难点：分子势能随分子间距离的变化规律及内能与热量、功的区别。例如，学生易混淆分子间距从r0增大时，分子势能如何变化（需明确分子力为引力，做负功，势能增大）；易误认为吸热一定增加内能（需结合热力学第一定律，如物体吸热同时对外做功，内能可能不变）。教学资源软硬件资源：分子动理论演示软件、温度计、弹簧模型、PPT课件、实物投影仪

课程平台：希沃白板、智慧课堂平台

信息化资源：分子动能与温度关系模拟动画、分子势能随距离变化动态图示、物态变化内能应用视频

教学手段：压缩气体做功实验演示、小组讨论“内能影响因素”、问题引导“温度与内能关系”、弹簧类比分子势能教学过程设计**导入环节（5分钟）**

教师手持打火机，快速按压出气阀并点火，提问：“按压打火机时没有火源，但能点燃气体，能量从哪里来？”学生讨论后，教师引导：“气体被压缩时，分子间距离减小，分子势能和动能变化，导致内能增加，达到燃点。今天我们就来学习‘物体的内能’。”

**讲授新课（25分钟）**

1.**分子动能与温度（8分钟）**

教师展示分子热运动模拟动画，提问：“温度升高时，分子运动有什么变化？”学生回答“运动加剧”。教师总结：“分子动能是分子热运动的动能，温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大。”举例：“一杯热水和一杯冷水，热水分子的平均动能更大。”

2.**分子势能与分子间作用力（10分钟）**

教师用弹簧模型演示分子力：拉伸弹簧（分子间距>r0）时，弹簧表现为引力（分子力做负功，势能增大）；压缩弹簧（分子间距<r0）时，弹簧表现为斥力（分子力做负功，势能增大）。提问：“分子间距等于r0时，分子势能最小吗？”学生小组讨论后汇报，教师总结：“分子势能随分子间距离的变化规律与分子力做功有关，r0处分子势能最小。”

3.**内能的概念及影响因素（7分钟）**

教板书：“内能是物体内所有分子的动能和势能的总和。”提问：“内能和机械能有什么区别？”学生回答：“机械能与物体整体运动有关，内能与分子热运动有关。”教师举例：“静止的冰块，机械能为零，但内能不为零，因为分子仍在运动。”

**巩固练习（10分钟）**

1.基础题：判断下列说法是否正确，并说明理由。

（1）温度越高，物体内能越大。（×，还需考虑分子势能）

（2）理想气体分子间无作用力，分子势能为零，内能等于分子动能。（√）

2.提升题：解释“0℃的冰熔化成0℃的水，内能如何变化？”学生独立完成后小组讨论，教师点拨：“冰熔化时吸收热量，分子间距增大，分子势能增加，内能增大。”

**课堂总结与提问（5分钟）**

教师提问：“通过本节课学习，你能解释‘搓手取暖’的原理吗？”学生回答：“搓手时克服摩擦力做功，机械能转化为内能，温度升高，分子平均动能增大。”教师总结：“内能是微观世界的能量形式，与温度、体积、物态有关。”

**师生互动设计**

-导入环节：教师演示实验，学生观察现象并猜测能量来源，激发探究欲。

-分子势能难点：学生通过弹簧模型类比，小组讨论分子势能与分子力做功的关系，教师引导总结规律。

-巩固练习：分层题目设计，学生独立思考后小组互评，教师针对易错点（如内能与温度关系）强调。

-核心素养渗透：通过模型类比（弹簧与分子力）培养科学思维；通过现象解释（搓手取暖）联系生活，体现科学态度与责任。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）分子动理论与内能的微观深化：结合教材分子动理论，补充气体、液体、固体分子运动特点与分子动能分布关系，说明不同物态下分子平均动能差异；深化分子势能与分子间距的定量关系，通过分子力做功与势能变化图示，明确分子间距大于r0时（如气体），分子势能随间距增大而增大，小于r0时（如固体压缩），分子势能随间距减小而增大，r0处分子势能最小。

（2）内能与其他能量的区别与联系：对比机械能（宏观物体动能和势能）、内能（微观分子动能和势能）、化学能（分子间化学键能），举例说明能量转化形式，如摩擦生热是机械能转化为内能，燃料燃烧是化学能转化为内能。

（3）物态变化中的内能分析：结合教材熔化、凝固、汽化、液化等物态变化过程，分析吸热/放热时分子动能与分子势能的变化，如冰熔化吸热，温度不变（分子动能不变），分子间距增大（分子势能增加），故内能增加；水蒸气液化放热，分子间距减小（分子势能减小），温度降低（分子动能减小），内能减少。

（4）生活中的内能应用实例：列举热机（汽油机压缩冲程做功增加内能）、制冷设备（冰箱压缩机做功使制冷剂内能转移）、地热能利用（地热蒸汽驱动发电机）等实例，说明内能的转化与应用。

（5）热力学第一定律的初步渗透：结合教材内能影响因素，引入ΔU=Q+W（内能增量等于热量与功的和），解释“物体吸热不一定内能增加”（如对外做功W>Q时，ΔU可能减小），强化对内能变化条件的理解。

2.拓展建议：

（1）阅读拓展：推荐阅读《物理·选择性必修第三册教师教学用书》中“分子动理论与内能”的拓展阅读章节，了解分子动能的统计意义（大量分子动能的平均值）；查阅热机效率相关科普资料，分析内能转化为机械能的效率限制，体会能量守恒定律的实际应用。

（2）实验探究：设计“影响物体内能因素的简易实验”，用相同酒精灯加热不同质量的水，记录温度变化，结合内能定义（分子数×分子平均动能+分子势能）分析质量对内能的影响；用弹簧模拟分子间作用力，拉伸或压缩弹簧观察“势能”变化（类比弹性势能），理解分子势能与分子间距的关系。

（3）跨学科联系：结合化学中“分子间作用力”知识，比较水（极性分子，氢键较强）与甲烷（非极性分子，范德华力较弱）的分子势能特点，解释相同温度下水的内能较大的原因；结合地理中“地壳结构与地热能”，分析地壳内部岩浆的内能来源（放射性元素衰变放热）及利用方式（地热发电）。

（4）生活观察：记录一周内“改变内能的实例”，如“用热水袋取暖（热传递增加内能）”“打气筒打气筒壁发热（做功增加内能）”“冰块熔化（吸热增加分子势能）”，用所学知识解释现象，撰写“生活中的内能”小报告。

（5）问题思考：针对教材难点“分子势能变化规律”，思考问题：“将两块冰压紧后可粘在一起，说明分子间距在什么范围？分子势能如何变化？”“理想气体内能为何只与温度有关？实际气体（如液化石油气）内能还与什么因素有关？”通过问题驱动深化对分子势能与内能的理解。

（6）科技前沿关注：查阅“热电转换材料”相关资料，了解如何利用温差将内能直接转化为电能（如汽车尾热回收技术），思考其在新能源领域的应用价值，体会物理知识对科技发展的推动作用。典型例题讲解例1：温度相同的水和冰，它们的内能是否相等？为什么？

答案：不相等。水的分子间距大于冰，分子势能更大，且水分子数更多，总内能更大。

例2：压缩气体时，气体温度升高，说明其内能如何变化？原因是什么？

答案：内能增加。压缩过程外界对气体做功，分子动能和势能均增大，温度升高。

例3：0℃的冰熔化为0℃的水，内能如何变化？

答案：内能增加。冰熔化吸热，分子间距增大，分子势能增加，分子动能不变。

例4：理想气体在绝热膨胀过程中，内能如何变化？

答案：内能减少。气体对外做功，无热交换，根据热力学第一定律，内能减小。

例5：同一物体温度升高，其内能一定增大吗？举例说明。

答案：不一定。若物体体积同时显著增大（如气体膨胀），分子势能可能减小，内能可能不变。作业布置与反馈作业布置：

1.基础题：辨析内能与机械能的区别，举例说明温度、体积、物态对内能的影响。

2.提升题：分析0℃的冰熔化为0℃的水时，分子动能和分子势能的变化，解释内能变化原因。

3.实践题：列举生活中3个改变物体内能的实例，说明是通过做功还是热传递实现的。

4.拓展题：用分子动理论解释“压缩气体温度升高”和“气体绝热膨胀温度降低”的现象。

作业反馈：

1.批改重点：关注学生对内能微观本质的理解，尤其是分子势能与分子间距关系的分析是否准确。