内能（第一课时）

教学设计

课程基本信息学科物理年级九年级学期秋季课题内能（第一课时）教学目标物理观念：会用类比法建立内能的概念，知道热量的概念及单位。能简单描述温度和内能的关系。科学思维：会用类比的方法建立内能的概念，培养学生的创新思维。科学探究：通过实验探究，知道热传递可以改变物体的内能，加强口头语言和书面语言形象的表达事物、概念的能力。科学探究与责任：了解科学对技术进步与社会发展的关系，培养学生实现中华民族伟大复兴的使命担当。发展学生的社会责任感。教学重难点教学重点：内能、热量概念的建立。

2.改变物体内能的途径。

教学难点：用类比的方法建立内能的概念。【情境导入】一挥卅年，圆梦驻天，今年9月21日，是中国载人航天工程立项、实施整整30周年。我们一起来回顾中国航天的前进之路。【情境导入】一挥卅年，圆梦驻天，今年9月21日，是中国载人航天工程立项、实施整整30周年。我们一起来回顾中国航天的前进之路。播放视频。每次载人航天火箭发射成功，我们都不由的欢呼雀跃。同学们有没有想过火箭发射升空是如何获得能量的呢？学生观看视频，了解中国载人航天的前进之路，思考问题。（设计意图：了解中国载人航天的发展，激发学生对科学的求知欲以及探求科学知识的兴趣，增强国家认同感和民族自信心。）【演示实验】星辰大海之梦，从迈开一小步开始。首先请大家观察一个小实验。“砰”的一声，橡胶塞被弹飞了。现象：橡胶塞被弹飞思考：飞出去的橡胶塞具有什么能？是谁把橡胶塞弹飞的？分析：水蒸气对橡胶塞做了功说明：水蒸气具有能量在生活中我们也可以观察到类似的现象，你看高压锅的限压阀被水蒸气顶起来了，汽转球在水蒸气的作用下转起来了。同学们也可以看看自己家的高压锅是不是也是这样呢？三个现象都表明水蒸气具有能量，这种能量就是我们今天学习的内能。学生观察实验，回顾思考其中的能量。（设计意图：简单的小实验和生活现象，引发学生的思考，调动学习的兴趣，活跃课堂气氛。体现从生活走向物理。通过实验现象，总结出水蒸气具有能量，引出课题。）【构建概念】内能究竟是怎样的一种能量呢？我们知道空中运动的篮球具有动能，分子不停的做无规则运动，所以分子也具有动能，叫作分子动能。被拉伸或压缩的弹簧具有弹性势能，分子之间也有吸引和排斥的作用力，所以分子也具有势能，叫作分子势能。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的总和，叫做物体的内能。内能的与所有能量的单位一样都是焦耳。学生回顾机械能便于同内能进行对比学习，通过对比法得出分子具有动能。分析、讨论的出：由于分子的相互吸引或推斥，分子具有势能。学生参与分析和思考。（设计意图：用类比的方法学习，学生比较容易理解，轻松突破难点，建立抽象概念。）【思维拓展】内能与我们熟悉的机械能有什么不同呢？同学们想一想，加速升空的火箭具有机械能吗？加速说明速度在增大，动能也在增大，升空说明高度在增大，势能也在增大，所以火箭不但有机械能而且机械能在增大。静止在地面上的返回舱具有机械能吗？静止，没有运动说明没有动能，在地面上，没有被举高，说明没有重力势能，所以静止在地面上的返回舱的机械能为0.可见机械能与整个物体的机械运动有关。请同学们再想一想，火箭和返回舱具有内能吗？内能与物体内部分子热运动和分子之间的相互作用力有关。不论是火箭还是返回舱，它们内部的分子不停在在做无规则，所以它们都具有内能。由此可见，内能是完全不同于机械能的另外一种形式的能。物体的机械能可以为0，而内能不可能为0.【回归生活】除了火箭和返回舱还由有哪些物体具有内能呢？你能列举出一些有内能的物体吗？炽热的铁水、寒冷的冰山、自然界的花朵、生活中的热水、喝汤用的勺子等，它们都有内能，因为它们内部的分子都有热运动。通过这些例子，你得出什么结论呢？一切物体，不论温度高低，是否运动，都具有内能。学生列举事例，总结共同点。（设计意图：让学生体验社会生活中丰富的物理知识，体验从生活走向物理。）【生活体验】了解热传递热的水具有内能，冷的勺子也具有内能。若我们把勺子放入热水中，会有什么现象呢？请同学们亲自试一试，将金属勺子放入热水中，勺柄露在外面，过一会后摸一摸勺柄，看看你有什么发现。同学们，勺柄有什么变化吗？应该是勺柄发热了，发热说明金属勺柄的温度升高了，和原来冷的勺柄比较，它们的内能大小一样吗？你的观点是什么？支持你观点的理由又是什么呢？同学们知道物体温度越高，分子运动越剧烈。而内能与分子热运动有关。所以勺柄由冷变热，温度升高，内能增大。它增大的内能从哪儿来的呢？热水给它的。杯中热水温度降低，内能减少，而冷的勺子温度升高，内能增大，你看，一部分能量从热水转移到勺子，此过程中发生了热传递。学生自己动手实验，体验热传递的过程，学习热传递过程中的相关概念。（设计意图：让学生从体验中获取直观感受的感性经验。）【归纳总结】热传递可以改变物体的内能生活中还有热传递热传递的例子吗？相信同学们能列举很多的事例。比如取暖、热奶、冰敷，烧水、冷的牛奶放在热水中，热水会凉下来，温度降低内能减小，而牛奶会变热，温度升高内能增大。在取暖、热奶、冰敷，烧水的过程中都发生了热传递，物体的内能都发生了变化，可见热传递可以改变物体的内能。在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。热量的符号是大写Q,单位也是焦耳。高温物体放出热量内能减小，低温物体吸收热量内能增大。勺子、牛奶能从水中一直吸热吗？不能，当它们温度相同时就不能再吸热，你认为发生热传递条件的什么呢？要存在温度差。存在温度差的两个物体，是谁向谁传递能量呢？高温物体向低温物体传递能量。也可以是同一物体的高温部分向低温部分传递。热传递的本质是能量的转移，在转移过程中，能量的形式并没有发生变化。学生列举事例，在教师的引导到下，思考提出的问题。（设计意图：创设情境，让学生进行信息情感的交流和沟通，形成愉悦和谐的学习氛围，在信息与思想的交流碰撞中体会从生活走向物理，提高学习兴趣。）【课堂练习，温故知新】同学们，通过前面的学习，你可以自己分析一下冰敷时的热传递情况吗？高温的手臂放出热量内能减少表现出温度降低，低于0摄氏度的冰吸收热量内能增大温度升高。当冰的温度达到0摄氏度时，继续吸热，开始熔化，冰的内能和温度还改变吗？怎么变呢？继续吸热，内能增大，但晶体熔化时温度保持不变。从这个事例中发现，物体温度升高，内能增大；而物体内能增大时，温度却不一定升高。学生自己尝试解释冰敷过程中的热传递情况。（设计意图：巩固刚学过的知识，达到学以致用的目的，培养学生自主分析归纳能力和语言表达能力。）【实验探究】了解材料的导热性前面的实验中，我们是只把金属勺子放在热水中，若我们把长度相同的金属勺子和塑料勺子同时放入热水中，过一会后摸一摸露在水外的勺柄又会有什么不同呢？请同学们准备好器材，自己试一试吧。也可以用金属和木材的筷子或者是金属尺子和塑料尺子做实验，看看你有什么发现。两个勺柄摸上去感觉相同吗？应该是金属勺柄感觉发热，而塑料勺柄并没有明显的变化。同学们对比两种材料的物体，你发现谁的导热性更好一些呢？金属勺柄发热，而塑料勺柄没明显感觉。说明金属的导热性更好，而塑料的导热性差一些。人们可以利用导热性好的材料加强热传递，也可以利用导热性差的材料阻碍热传递。学生自己进行实验，探究不同材料的导热性，并分析得出结论。（设计意图：体验科学探究过程，形成研究问题的思维方法。）【热传递的利用和阻碍】同学们先前列举的取暖、热奶、冰敷、烧水等热传递的事例，都是生活中通过热传递利用内能的。生活中可以通过热传递利用内能，工业上可以，科技上也可以。比如工业中的“水冷”，它的原理是通过流动的冷水包裹发热源来给机器降温的。这个方法也用到了科技上，神舟十二号三位航天员出舱活动的一个重要任务就是安装热控扩展泵组。我们通过视频来了解它是如何利用热传递的。在太空中，没有了大气层的保护，太阳直射区域的航天器表面温度最高可以达到150℃以上，而背阴面最低温度可以达到-100℃以下，如果不及时对空间站的温度进行调节，航天员就无法在太空中生活，设备也无法正常运转。在空间站各个角落都遍布着流体回路，管内的液体可以循环流动，既能把热量传递到舱壁外的热辐射器中来给空间站散热，也可以给冷的地方加热，为航天员和仪器设备提供合适的温度环境。有需要利用热传递的地方，也需要阻碍热传递的地方。生活中汤勺的手柄通常用橡胶或陶瓷做成，保温杯的杯壁是双层的，都是为了阻碍热传递。需要保温隔热的不仅仅是保温杯里的水。长征五号运载火箭发动机工作时能达到上千摄氏度，为火箭燃气管路提供隔热保温的是我国自主研发而成的气凝胶。高性能气凝胶隔热材料，为火箭的发射一次次完美护航。我们关注火箭腾空时炫目的火焰，更关注宇航员安全回家的征程。同学们看到返回舱就像着了的火球一样，温度可达几千摄氏度，而舱内能保持20多的舒适温度，那是因为航天人给返回舱穿上烧蚀防热和保温绝热的“防热衣”，阻碍热传递，保障宇航员的生命安全。包括返回舱的舷窗窗口的最外层玻璃都是高温防热的。航天事业离不开几代人的接续努力，更离不开各个工种的配合支撑。那返回舱为什么烧的像火球一样，且听下回分解。学生辩证的看待热传递的，需要利用，也需要阻碍。通过视频资料了解热传递在高科技方面的应用。（设计意图：了解科技前沿，了解物理知识如何转化成实际技术应用，开拓眼界，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。）【课堂小结，梳理思路】同学们，今天我们了解载人航天30年的前进之路，引发思考，如何获得升空时的动力和能量；应用类比法建立了内能的概念，在对火箭和返回舱的能量分析中认识到内能是完全不同于机械能的另一种形式的能。从众多事例中，总结出一切物体都具有内能。还亲自体验了热传递的过程，不但知道热传递可以改变物体的内能，热传递中传递能量的多少叫热量；还了解到不同材料的导热性并不相同，正是利用这一点，让人们有目的有方向的选择加强还是阻碍热传递。你看科学改变了生活，发展了科技。学生随着教师的设计思路，一起进行内容小结。（设计意图：小结不仅要总结知识，更重