內(nèi)能（第一課時(shí)）

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科物理年級(jí)九年級(jí)學(xué)期秋季課題內(nèi)能（第一課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)物理觀念：會(huì)用類比法建立內(nèi)能的概念，知道熱量的概念及單位。能簡單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。科學(xué)思維：會(huì)用類比的方法建立內(nèi)能的概念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維?？茖W(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)探究，知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，加強(qiáng)口頭語言和書面語言形象的表達(dá)事物、概念的能力?？茖W(xué)探究與責(zé)任：了解科學(xué)對(duì)技術(shù)進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的使命擔(dān)當(dāng)。發(fā)展學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：內(nèi)能、熱量概念的建立。

2.改變物體內(nèi)能的途徑。

教學(xué)難點(diǎn)：用類比的方法建立內(nèi)能的概念?！厩榫硨?dǎo)入】一揮卅年，圓夢駐天，今年9月21日，是中國載人航天工程立項(xiàng)、實(shí)施整整30周年。我們一起來回顧中國航天的前進(jìn)之路。【情境導(dǎo)入】一揮卅年，圓夢駐天，今年9月21日，是中國載人航天工程立項(xiàng)、實(shí)施整整30周年。我們一起來回顧中國航天的前進(jìn)之路。播放視頻。每次載人航天火箭發(fā)射成功，我們都不由的歡呼雀躍。同學(xué)們有沒有想過火箭發(fā)射升空是如何獲得能量的呢？學(xué)生觀看視頻，了解中國載人航天的前進(jìn)之路，思考問題。（設(shè)計(jì)意圖：了解中國載人航天的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的求知欲以及探求科學(xué)知識(shí)的興趣，增強(qiáng)國家認(rèn)同感和民族自信心。）【演示實(shí)驗(yàn)】星辰大海之夢，從邁開一小步開始。首先請(qǐng)大家觀察一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。“砰”的一聲，橡膠塞被彈飛了?，F(xiàn)象：橡膠塞被彈飛思考：飛出去的橡膠塞具有什么能？是誰把橡膠塞彈飛的？分析：水蒸氣對(duì)橡膠塞做了功說明：水蒸氣具有能量在生活中我們也可以觀察到類似的現(xiàn)象，你看高壓鍋的限壓閥被水蒸氣頂起來了，汽轉(zhuǎn)球在水蒸氣的作用下轉(zhuǎn)起來了。同學(xué)們也可以看看自己家的高壓鍋是不是也是這樣呢？三個(gè)現(xiàn)象都表明水蒸氣具有能量，這種能量就是我們今天學(xué)習(xí)的內(nèi)能。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，回顧思考其中的能量。（設(shè)計(jì)意圖：簡單的小實(shí)驗(yàn)和生活現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生的思考，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，活躍課堂氣氛。體現(xiàn)從生活走向物理。通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出水蒸氣具有能量，引出課題。）【構(gòu)建概念】內(nèi)能究竟是怎樣的一種能量呢？我們知道空中運(yùn)動(dòng)的籃球具有動(dòng)能，分子不停的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，所以分子也具有動(dòng)能，叫作分子動(dòng)能。被拉伸或壓縮的彈簧具有彈性勢能，分子之間也有吸引和排斥的作用力，所以分子也具有勢能，叫作分子勢能。動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能的與所有能量的單位一樣都是焦耳。學(xué)生回顧機(jī)械能便于同內(nèi)能進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)，通過對(duì)比法得出分子具有動(dòng)能。分析、討論的出：由于分子的相互吸引或推斥，分子具有勢能。學(xué)生參與分析和思考。（設(shè)計(jì)意圖：用類比的方法學(xué)習(xí)，學(xué)生比較容易理解，輕松突破難點(diǎn)，建立抽象概念。）【思維拓展】內(nèi)能與我們熟悉的機(jī)械能有什么不同呢？同學(xué)們想一想，加速升空的火箭具有機(jī)械能嗎？加速說明速度在增大，動(dòng)能也在增大，升空說明高度在增大，勢能也在增大，所以火箭不但有機(jī)械能而且機(jī)械能在增大。靜止在地面上的返回艙具有機(jī)械能嗎？靜止，沒有運(yùn)動(dòng)說明沒有動(dòng)能，在地面上，沒有被舉高，說明沒有重力勢能，所以靜止在地面上的返回艙的機(jī)械能為0.可見機(jī)械能與整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)。請(qǐng)同學(xué)們?cè)傧胍幌耄鸺头祷嘏摼哂袃?nèi)能嗎？內(nèi)能與物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)和分子之間的相互作用力有關(guān)。不論是火箭還是返回艙，它們內(nèi)部的分子不停在在做無規(guī)則，所以它們都具有內(nèi)能。由此可見，內(nèi)能是完全不同于機(jī)械能的另外一種形式的能。物體的機(jī)械能可以為0，而內(nèi)能不可能為0.【回歸生活】除了火箭和返回艙還由有哪些物體具有內(nèi)能呢？你能列舉出一些有內(nèi)能的物體嗎？熾熱的鐵水、寒冷的冰山、自然界的花朵、生活中的熱水、喝湯用的勺子等，它們都有內(nèi)能，因?yàn)樗鼈儍?nèi)部的分子都有熱運(yùn)動(dòng)。通過這些例子，你得出什么結(jié)論呢？一切物體，不論溫度高低，是否運(yùn)動(dòng)，都具有內(nèi)能。學(xué)生列舉事例，總結(jié)共同點(diǎn)。（設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生體驗(yàn)社會(huì)生活中豐富的物理知識(shí)，體驗(yàn)從生活走向物理。）【生活體驗(yàn)】了解熱傳遞熱的水具有內(nèi)能，冷的勺子也具有內(nèi)能。若我們把勺子放入熱水中，會(huì)有什么現(xiàn)象呢？請(qǐng)同學(xué)們親自試一試，將金屬勺子放入熱水中，勺柄露在外面，過一會(huì)后摸一摸勺柄，看看你有什么發(fā)現(xiàn)。同學(xué)們，勺柄有什么變化嗎？應(yīng)該是勺柄發(fā)熱了，發(fā)熱說明金屬勺柄的溫度升高了，和原來冷的勺柄比較，它們的內(nèi)能大小一樣嗎？你的觀點(diǎn)是什么？支持你觀點(diǎn)的理由又是什么呢？同學(xué)們知道物體溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。而內(nèi)能與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)。所以勺柄由冷變熱，溫度升高，內(nèi)能增大。它增大的內(nèi)能從哪兒來的呢？熱水給它的。杯中熱水溫度降低，內(nèi)能減少，而冷的勺子溫度升高，內(nèi)能增大，你看，一部分能量從熱水轉(zhuǎn)移到勺子，此過程中發(fā)生了熱傳遞。學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)熱傳遞的過程，學(xué)習(xí)熱傳遞過程中的相關(guān)概念。（設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生從體驗(yàn)中獲取直觀感受的感性經(jīng)驗(yàn)。）【歸納總結(jié)】熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能生活中還有熱傳遞熱傳遞的例子嗎？相信同學(xué)們能列舉很多的事例。比如取暖、熱奶、冰敷，燒水、冷的牛奶放在熱水中，熱水會(huì)涼下來，溫度降低內(nèi)能減小，而牛奶會(huì)變熱，溫度升高內(nèi)能增大。在取暖、熱奶、冰敷，燒水的過程中都發(fā)生了熱傳遞，物體的內(nèi)能都發(fā)生了變化，可見熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫做熱量。熱量的符號(hào)是大寫Q,單位也是焦耳。高溫物體放出熱量內(nèi)能減小，低溫物體吸收熱量內(nèi)能增大。勺子、牛奶能從水中一直吸熱嗎？不能，當(dāng)它們溫度相同時(shí)就不能再吸熱，你認(rèn)為發(fā)生熱傳遞條件的什么呢？要存在溫度差。存在溫度差的兩個(gè)物體，是誰向誰傳遞能量呢？高溫物體向低溫物體傳遞能量。也可以是同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞。熱傳遞的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)移過程中，能量的形式并沒有發(fā)生變化。學(xué)生列舉事例，在教師的引導(dǎo)到下，思考提出的問題。（設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生進(jìn)行信息情感的交流和溝通，形成愉悅和諧的學(xué)習(xí)氛圍，在信息與思想的交流碰撞中體會(huì)從生活走向物理，提高學(xué)習(xí)興趣。）【課堂練習(xí)，溫故知新】同學(xué)們，通過前面的學(xué)習(xí)，你可以自己分析一下冰敷時(shí)的熱傳遞情況嗎？高溫的手臂放出熱量內(nèi)能減少表現(xiàn)出溫度降低，低于0攝氏度的冰吸收熱量內(nèi)能增大溫度升高。當(dāng)冰的溫度達(dá)到0攝氏度時(shí)，繼續(xù)吸熱，開始熔化，冰的內(nèi)能和溫度還改變嗎？怎么變呢？繼續(xù)吸熱，內(nèi)能增大，但晶體熔化時(shí)溫度保持不變。從這個(gè)事例中發(fā)現(xiàn)，物體溫度升高，內(nèi)能增大；而物體內(nèi)能增大時(shí)，溫度卻不一定升高。學(xué)生自己嘗試解釋冰敷過程中的熱傳遞情況。（設(shè)計(jì)意圖：鞏固剛學(xué)過的知識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的，培養(yǎng)學(xué)生自主分析歸納能力和語言表達(dá)能力。）【實(shí)驗(yàn)探究】了解材料的導(dǎo)熱性前面的實(shí)驗(yàn)中，我們是只把金屬勺子放在熱水中，若我們把長度相同的金屬勺子和塑料勺子同時(shí)放入熱水中，過一會(huì)后摸一摸露在水外的勺柄又會(huì)有什么不同呢？請(qǐng)同學(xué)們準(zhǔn)備好器材，自己試一試吧。也可以用金屬和木材的筷子或者是金屬尺子和塑料尺子做實(shí)驗(yàn)，看看你有什么發(fā)現(xiàn)。兩個(gè)勺柄摸上去感覺相同嗎？應(yīng)該是金屬勺柄感覺發(fā)熱，而塑料勺柄并沒有明顯的變化。同學(xué)們對(duì)比兩種材料的物體，你發(fā)現(xiàn)誰的導(dǎo)熱性更好一些呢？金屬勺柄發(fā)熱，而塑料勺柄沒明顯感覺。說明金屬的導(dǎo)熱性更好，而塑料的導(dǎo)熱性差一些。人們可以利用導(dǎo)熱性好的材料加強(qiáng)熱傳遞，也可以利用導(dǎo)熱性差的材料阻礙熱傳遞。學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究不同材料的導(dǎo)熱性，并分析得出結(jié)論。（設(shè)計(jì)意圖：體驗(yàn)科學(xué)探究過程，形成研究問題的思維方法。）【熱傳遞的利用和阻礙】同學(xué)們先前列舉的取暖、熱奶、冰敷、燒水等熱傳遞的事例，都是生活中通過熱傳遞利用內(nèi)能的。生活中可以通過熱傳遞利用內(nèi)能，工業(yè)上可以，科技上也可以。比如工業(yè)中的“水冷”，它的原理是通過流動(dòng)的冷水包裹發(fā)熱源來給機(jī)器降溫的。這個(gè)方法也用到了科技上，神舟十二號(hào)三位航天員出艙活動(dòng)的一個(gè)重要任務(wù)就是安裝熱控?cái)U(kuò)展泵組。我們通過視頻來了解它是如何利用熱傳遞的。在太空中，沒有了大氣層的保護(hù)，太陽直射區(qū)域的航天器表面溫度最高可以達(dá)到150℃以上，而背陰面最低溫度可以達(dá)到-100℃以下，如果不及時(shí)對(duì)空間站的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，航天員就無法在太空中生活，設(shè)備也無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在空間站各個(gè)角落都遍布著流體回路，管內(nèi)的液體可以循環(huán)流動(dòng)，既能把熱量傳遞到艙壁外的熱輻射器中來給空間站散熱，也可以給冷的地方加熱，為航天員和儀器設(shè)備提供合適的溫度環(huán)境。有需要利用熱傳遞的地方，也需要阻礙熱傳遞的地方。生活中湯勺的手柄通常用橡膠或陶瓷做成，保溫杯的杯壁是雙層的，都是為了阻礙熱傳遞。需要保溫隔熱的不僅僅是保溫杯里的水。長征五號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)能達(dá)到上千攝氏度，為火箭燃?xì)夤苈诽峁└魺岜氐氖俏覈灾餮邪l(fā)而成的氣凝膠。高性能氣凝膠隔熱材料，為火箭的發(fā)射一次次完美護(hù)航。我們關(guān)注火箭騰空時(shí)炫目的火焰，更關(guān)注宇航員安全回家的征程。同學(xué)們看到返回艙就像著了的火球一樣，溫度可達(dá)幾千攝氏度，而艙內(nèi)能保持20多的舒適溫度，那是因?yàn)楹教烊私o返回艙穿上燒蝕防熱和保溫絕熱的“防熱衣”，阻礙熱傳遞，保障宇航員的生命安全。包括返回艙的舷窗窗口的最外層玻璃都是高溫防熱的。航天事業(yè)離不開幾代人的接續(xù)努力，更離不開各個(gè)工種的配合支撐。那返回艙為什么燒的像火球一樣，且聽下回分解。學(xué)生辯證的看待熱傳遞的，需要利用，也需要阻礙。通過視頻資料了解熱傳遞在高科技方面的應(yīng)用。（設(shè)計(jì)意圖：了解科技前沿，了解物理知識(shí)如何轉(zhuǎn)化成實(shí)際技術(shù)應(yīng)用，開拓眼界，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)知識(shí)和應(yīng)用物理知識(shí)的興趣。）【課堂小結(jié)，梳理思路】同學(xué)們，今天我們了解載人航天30年的前進(jìn)之路，引發(fā)思考，如何獲得升空時(shí)的動(dòng)力和能量；應(yīng)用類比法建立了內(nèi)能的概念，在對(duì)火箭和返回艙的能量分析中認(rèn)識(shí)到內(nèi)能是完全不同于機(jī)械能的另一種形式的能。從眾多事例中，總結(jié)出一切物體都具有內(nèi)能。還親自體驗(yàn)了熱傳遞的過程，不但知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，熱傳遞中傳遞能量的多少叫熱量；還了解到不同材料的導(dǎo)熱性并不相同，正是利用這一點(diǎn)，讓人們有目的有方向的選擇加強(qiáng)還是阻礙熱傳遞。你看科學(xué)改變了生活，發(fā)展了科技。學(xué)生隨著教師的設(shè)計(jì)思路，一起進(jìn)行內(nèi)容小結(jié)。（設(shè)計(jì)意圖：小結(jié)不僅要總結(jié)知識(shí)，更重