新人教版九年级物理第十三章内能教案

一、教学目标本章旨在引导学生从微观角度认识物质的构成，理解分子热运动的基本特点，并在此基础上建立内能的概念，探究改变内能的两种方式，最终理解热量的含义及其在热传递过程中的作用。具体目标如下：1.知识与技能：*知道物质是由分子、原子构成的，了解分子的热运动及其基本特点（扩散现象）。*了解分子之间存在着相互作用力。*理解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。*知道做功和热传递是改变物体内能的两种方式，并能解释相关现象。*了解热量的概念，知道热量的单位是焦耳（J）。2.过程与方法：*通过观察和分析扩散现象，初步培养学生的抽象思维能力和推理能力。*通过实验探究，体验改变物体内能的两种方式，学习控制变量等科学探究方法。*尝试用分子动理论的初步知识解释一些简单的热现象，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。3.情感态度与价值观：*通过对分子世界的探索，激发学生对物理学的好奇心和求知欲。*认识到自然界的物质是由微小粒子构成的，初步建立物质世界的微观图景。*在实验探究中培养实事求是的科学态度和团队合作精神。*了解内能的利用与人类生活的密切关系，体会物理学在生产生活中的应用。二、教学重难点*教学重点：1.内能的概念及其影响因素。2.改变物体内能的两种方式：做功和热传递。3.热量的概念。*教学难点：1.从分子动理论的角度理解内能的本质。2.区分温度、内能和热量三个概念。3.理解做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移。三、教学方法本章教学拟采用讲授法、实验探究法、讨论法相结合的方式。通过生动的演示实验和学生分组实验，引导学生观察现象、分析原因、总结规律。结合多媒体课件展示微观过程，化抽象为具体，帮助学生建立直观认识。注重启发式提问，鼓励学生主动思考和参与讨论。四、教学准备*教师准备：多媒体课件（包含扩散现象视频、分子运动模拟动画、内能应用实例等）、盛有二氧化氮气体的广口瓶、空广口瓶、玻璃板、烧杯、冷水、热水、墨水、硫酸铜溶液、铅块、钩码、棉线、压缩空气引火仪（或打气筒与乙醚棉球实验装置）、酒精灯、试管、水、橡皮塞等。*学生准备：预习课本相关内容，思考生活中的热现象。五、教学过程（一）导入新课（约5分钟）*情境创设与设问：教师：同学们，我们生活在一个物质的世界里。我们能看到的宏观物体，如桌子、书本、甚至我们自己，都是由什么构成的呢？（引导学生回忆化学课所学，回答：分子、原子等微观粒子。）教师：这些微观粒子是静止不动的吗？（学生可能有不同猜测）教师：我们来看一个常见的现象：在一杯清水中滴入一滴墨水，会发生什么？（学生回答：墨水会扩散开来，整杯水变颜色。）为什么墨水会自己“跑”到水里各个地方呢？教师：再比如，我们能闻到远处花香，这又是为什么？（学生回答：花香“飘”过来了。）*引入课题：这些现象都与构成物质的微观粒子的运动有关。今天，我们就从微观角度来探索物质世界的奥秘，学习与分子运动相关的能量——内能。（板书：第十三章内能）（二）进行新课（约30-35分钟）1.分子热运动（约10分钟）*扩散现象：*演示实验1（气体扩散）：展示两个广口瓶，一个装有红棕色的二氧化氮气体（密度比空气大），另一个是空瓶。将空瓶倒扣在装有二氧化氮气体的瓶口上，中间用玻璃板隔开。请学生观察现象，然后抽去玻璃板，引导学生观察两瓶内气体颜色的变化。*提问与讨论：同学们看到了什么？（红棕色气体逐渐进入上方空瓶，最终两瓶气体颜色趋于一致。）二氧化氮密度比空气大，它为什么能“跑”到上方的瓶子里去呢？*小结：这种不同物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。气体之间可以发生扩散。*举例与拓展：液体之间是否也能发生扩散？（引导学生回忆墨水扩散实验，或演示硫酸铜溶液在水中的扩散——可提前准备好，课堂上展示结果。）固体之间呢？（教师举例：长期堆煤的墙角，墙壁内部会变黑；金片和铅片压在一起几年后会互相渗入。）*结论1：扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。*分子运动的快慢与温度的关系：*演示实验2（温度对扩散快慢的影响）：两个相同的烧杯，分别装入等质量的热水和冷水。同时向两杯中滴入等量的墨水，观察墨水扩散的快慢。*提问与讨论：哪个烧杯中墨水扩散得更快？（热水中。）这说明什么？*结论2：分子运动的快慢与温度有关。温度越高，分子的无规则运动越剧烈。因此，我们把分子的这种无规则运动叫做热运动。*分子间的作用力：*设问：既然分子在不停地做无规则运动，而且分子间有间隙（扩散现象表明），那么为什么固体和液体的体积很难被压缩呢？（引导学生思考：分子间可能存在排斥力。）*演示实验3（分子间存在引力）：展示两个表面光滑的铅块，将它们紧压在一起，然后尝试拉开。（可能需要较大力气，或在铅块下挂钩码，铅块不会轻易分开。）*提问与讨论：为什么两个铅块能“粘”在一起？（引导学生得出：分子间存在吸引力。）*小结：分子之间同时存在着相互作用的引力和斥力。这两种力的大小与分子间的距离有关。（可简单类比弹簧：距离适当时，引力斥力平衡；距离太近，斥力显著；距离太远，引力和斥力都很小，可忽略。）2.内能（约10分钟）*内能的概念建立：*回顾与类比：教师：我们已经知道，运动的物体具有动能（如奔驰的汽车），被举高的物体具有重力势能（如山顶的石头），发生弹性形变的物体具有弹性势能（如被压缩的弹簧）。这些能都属于机械能，是宏观物体具有的能量。*设问迁移：那么，构成物质的分子在不停地做无规则热运动，分子具有质量，运动的分子是否也具有动能呢？（学生思考后回答：应该有。）——我们称之为分子动能。*教师：分子之间存在相互作用力，就像被弹簧连着的小球，分子间有一定距离，它们是否也具有势能呢？（学生思考后回答：应该有。）——我们称之为分子势能。*定义内能：教师：物理学中，把物体内所有分子的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。（板书：一、内能1.定义：物体内所有分子的动能和分子势能的总和。）*内能的普遍性与影响因素：*普遍性：教师：由于一切物质的分子都在不停地做无规则运动，并且分子间都存在作用力，所以，一切物体，不论温度高低、状态如何，都具有内能。（板书：2.一切物体都具有内能。）*影响因素1（温度）：教师：温度升高时，分子的热运动变剧烈，分子动能会怎样变化？（学生：增大。）因此，同一物体，温度越高，内能越大；温度越低，内能越小。（板书：3.影响因素：温度。）*设问：是不是温度相同的物体，内能就一定相同呢？（引导学生思考：一杯水和一大桶水，温度相同，哪个内能大？）*影响因素2（质量/分子数）：教师：质量越大，物体内分子的数目越多，分子动能和势能的总和也越大。所以，质量也是影响内能的一个因素。（板书：质量。）*影响因素3（状态/分子间距离）：教师：此外，物体的状态（固、液、气）不同，分子间的距离和作用力也不同，分子势能不同，内能也会不同。例如，冰熔化成水，温度不变，但需要吸热，内能增加。（板书：状态等。）*内能与机械能的区别：教师强调：内能是物体内部所有分子的能量，与物体的整体运动状态（速度、高度）无关；机械能是物体作为一个整体所具有的能量，与物体的机械运动情况有关。一个静止在水平地面上的物体，机械能可能为零，但它一定具有内能。3.改变物体内能的两种方式（约15分钟）*设问引入：教师：物体的内能是可以改变的。比如，一杯冷水，我们可以用什么方法让它的内能增加，温度升高呢？（学生思考并回答：用酒精灯加热；放在热水中；用手捂；搅拌；摩擦等。）*方式一：热传递*分析实例：教师：用酒精灯加热冷水，是通过什么方式？（热量从高温的酒精灯火焰传递给低温的水。）放在热水中，是热量从热水传递给冷水。这种改变内能的方式，叫做热传递。（板书：二、改变内能的方式1.热传递。）*热传递的条件与方向：教师：热传递发生的条件是什么？（存在温度差。）热量总是从高温物体传向低温物体，或者从物体的高温部分传向低温部分，直到温度相同为止。*热传递的实质：教师：热传递过程中，能量是如何转移的？（内能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分。）所以，热传递改变内能的实质是：内能的转移。（板书：实质：内能的转移。）*热量的概念：教师：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，用符号Q表示。单位是焦耳（J）。（板书：热量（Q）：热传递过程中传递能量的多少。单位：焦耳（J）。）*强调：热量是一个过程量，不能说“物体含有多少热量”，只能说“吸收了多少热量”或“放出了多少热量”。*方式二：做功*演示实验4（压缩气体做功，内能增加）：*教师操作：使用压缩空气引火仪（或用打气筒给一个带有橡皮塞和乙醚棉球的厚玻璃筒打气，当压强足够大时，橡皮塞被弹开，筒内出现“白气”）。*引导观察：当迅速向下压活塞（或打气后橡皮塞弹出瞬间），看到了什么？（引火仪内棉花燃烧；或玻璃筒内出现“白气”——乙醚蒸气液化。）*分析解释：教师：向下压活塞，活塞对筒内空气做功，空气的内能如何变化？（增加。）温度呢？（升高，达到棉花燃点或使乙醚汽化，橡皮塞弹出后，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低，乙醚蒸气液化成小液滴。）*演示实验5（克服摩擦做功，内能增加）：教师：我们用双手互相摩擦，会有什么感觉？（发热，温度升高。）这是通过什么方式改变手的内能？（做功。）*小结做功改变内能：教师：像这样，对物体做功，物体的内能会增加；物体对外做功，本身的内能会减少。这种通过做功来改变物体内能的方式，叫做做功。（板书：2.做功。）*做功改变内能的实质：教师：做功改变内能的实质是什么呢？（例如，摩擦生热，是机械能转化为内能；气体膨胀做功，是内能转化为机械能。）所以，做功改变内能的实质是：能量的转化。（板书：实质：能量的转化。）*两种方式的比较与联系：*教师：热传递和做功，虽然方式不同，实质不同，但它们在改变物体内能上是等效的。也就是说，要使物体的内能增加一定的量，既可以通过对它做一定的功来实现，也可以通过向它传递一定的热量来实现。*举例辨析：给自行车打气时，气筒壁会发热，这是为什么？（压缩气体做功，以及活塞与筒壁摩擦做功，使气筒壁内能增加。）（三）巩固练习与拓展（约5-7分钟）*课堂讨论与问答：1.判断下列现象中，物体的内能是通过什么方式改变的？*冬天晒太阳感到暖和。（热传递）*用锯子锯木头，锯条和木头都变热。（做功）*烧开水时，壶盖被水蒸气顶起。（水蒸气对外做功，内能减少；壶盖的机械能增加）*把烧红的铁块放入冷水中，铁块温度降低。（热传递）2.“物体温度升高，一定是吸收了热量”，这种说法对吗？为什么？（不对，也可能是外界对物体做了功。）3.“物体吸收热量，温度一定升高”，这种说法对吗？为什么？（不对，例如晶体熔化过程，吸收热量，内能增加，但温度不变。）*生活联系：教师引导学生列举生活中利用做功和热传递改变内能的实例，并分析其能量变化。（四）课堂小结（约3分钟）*师生共同回顾：*本节课我们学习了哪些主要内容？（分子热运动、内能的概念及影响因素、改变内能的两种方式。）*扩散现象说明了什么？（分子在不停地做无规则运动，分子间有间隙。）*内能的大小与哪些因素有关？（温度、质量、状态等。）*改变物体内能的两种方式是什么？它们的实质分别是什么？（热传递——能量转移；做功——能量转化。）*热量是什么？单位是什么？（热传递过程中传递能量的多少；焦耳。）（五）布置作业（约2分钟）1.完成课本节后练习及配套练习册中相应部分。2.思考：为什么0℃的冰熔化成0℃的水，内能会增加？3.观察生活中更多的热现象，并尝试用本节课所学知识解释一两个你感兴趣的现象。4.预习下一节“比热容”。六、板书设计第十三章内能一、分子热运动1.扩散现象：不同物质相互接触，彼此进入对方的现象。*表明：分子在不停地做无规则运动；分子间有间隙。2.分子热运动：温度越高，分子无规则运动越剧烈。3.分子间的作用力：同时存在引力和斥力。二、内能1.定义：物体内所有分子的动能和分子势能的总和。2.特点：一切物体都具有内能。3.影响因素：温度（主要）、质量、状态等。*同一物体，温度越高，内能越大。三、改变物体内能的两种方式1.热传递：*条件：存在温度差。*方向：从高温物体（部分）向低温物体（部分）。*实质：内能的转移。*热量（Q）：