第7A章物体的内能
教练：陆立阳 上海长宁区教育学院
一、教学任务分析
物体的内能是继机械能之后的另一种形式的能量习得。 学习内能不仅认识到微观世界的分子具有能量，而且为以后能量转换和能量守恒定律的知识奠定基础。
学习物体的内能需要基于物体的分子运动论、动能、势能、机械能等知识。
利用实验创造场景，通过问题讨论，介绍和学习物体的内能，以及物体内能与温度、体积、状态的关系。
通过DIS实验和学生实验，学生可以了解到“当外力对物体做功时，物体的内能增大”和“当外力对物体做功时，物体的内能减小”的变化规律。 通过《历史回顾》，介绍了焦耳关于热与功当量关系的研究。
在学习分子势能时，通过与重力所做的功以及重力势能的变化进行类比，让学生体验到“类比”的方法； 在学习物体的内能时，可以感受到统计规律的初步概念； 在研究物体做功引起的内能变化过程时，学生可以体验“实验探究”的方法内能与什么有关，培养学生的观察、分析、判断、推理、归纳等能力； 在学习焦耳关于热与功当量关系的研究的同时，体验科学家在探索真理过程中的科学精神。
二、教学目标 1、知识与技能
（1）知道分子的动能，知道温度是分子热运动平均动能的标志。
（2）知道分子势能，知道分子势能与物体的状态和体积有关。
(3)知道物体的内能。
(4)了解内能变化的两种方式：做功和传热。 知道功和热传递在改变物体的内能方面是等效的。
2.流程与方法
(1)通过研究分子势能来理解“类比”的科学方法。
（2）学习内能概念，体验统计规律的研究方法。
（3）通过研究做功引起物体变化的学习过程，理解“实验探究”的方法。
3．情感、态度和价值观
（1）通过观察和动手实验，体验科学探究的情感。
（2）通过对焦耳的简单介绍，我们可以了解科学家在探索真理过程中的科学精神。
三、教学重点与难点
重点难点：物体的内能； 内能变化的两种方式。
4. 教学资源
1. 设备
（1）演示实验：①冷热水各一杯、热电电池一块、小电风扇一台。 ②铜管、绳索、温度传感器、数据采集器、计算机。 ③圆形玻璃缸、活塞、硝化纤维。
（2）学生实验：①两个烧杯，红墨水，冷水和热水。 ②酒精灯、试管、试管夹、活塞。
2、课件
柴油机结构与工作过程Flash课件。
5. 教学设计思想
这个设计包括三个方面：一是物体的内能；二是物体的内能。 二是内能变化的两种方式； 第三，做功和传热相当于改变物体的内能。
这一设计的基本思想是用实验来创设情景，激发学生的好奇心。 通过问题的讨论，介绍了物体的内能，以及物体的内能与温度、体积和状态的关系。 通过基于日常生活经验的交流和讨论，在实验的基础上，导出了两种改变物体内能的方法。 通过《历史回顾》，介绍了焦耳对热与功当量关系的研究，知道功和传热等价于改变物体的内能。
本设计要突出的重点和要克服的难点是：物体的内能以及内能变化的两种方式。 方法是：以实验和分析为基础，以学生在初中和前阶段学习所掌握的知识为基础，结合学生的亲身经历，利用实验和动画演示来分析实例，掌握学生的内能。物体和内能的变化。 突出重点、突破难点的两种方式。
本设计强调问题讨论、交流讨论、实验研究、教师指导等多种教学策略的运用，重视概念和规则的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育。 。 通过学生的积极参与，培养学生的分析推理、比较判断、归纳概括等能力，体验“类比”、“实验探究”、“归纳推理”等科学方法； 他们可以体会到科学家的探究精神，增加学习的兴趣。
完成本次设计的内容大约需要1课时。
六、教学流程 1、教学流程图
2.流程图说明
场景演示实验1
有一定质量的上下两个杯子，里面的水温不同。 水温值标注在杯体上。 其中，上杯底部有一个由半导体材料制成的热电电池，电池的两个极形成一个带有小风扇的电路。 当上下杯中的水温不同时，风扇会持续旋转。
问题一：驱动风扇的能量从何而来？
活动一学生实验1
取两杯不同温度、相同体积的水，在每杯水中滴一滴红墨水，观察变化。
活动二大家发言
列出内能变化的实际例子。
问题2：如何改变内能？
活动三演示实验2 DIS实验
使用温度传感器研究摩擦和热量之间的关系。 观察温度变化曲线，分析拉拔次数及相应的温度变化。
活动四演示实验3
演示压缩空气和硝化纤维的燃烧。
播放有关柴油机结构和工作过程的Flash课件。
活动五学生实验2
用酒精灯加热试管中的水。 当沸腾时，可以看到活塞被推出，试管壁上形成小水滴。
活动六历史回顾
介绍焦耳对热量与功当量之间关系的研究。
三、教学主要方面
本设计可分为三个主要教学环节。
第一个环节，通过实验观察和讨论，总结出物体内能的概念，以及物体内能与其温度、体积、状态的关系。
第二个环节，通过DIS实验和学生实验的研究，了解改变物体内能的两种方式。
第三个环节，通过“历史回顾”，介绍了焦耳对热与功当量关系的研究，知道功和传热等价于改变物体的内能。
七、教案举例（一）情景介绍
1.观察演示实验1并提出问题
演示实验1：上下各有两个杯子，有一定的质量，水温不同。 杯体上标有水温。 其中，上杯底部有一个由半导体材料制成的热电电池，电池的两个极形成一个带有小风扇的电路。 当上下杯中的水温不同时，风扇会持续旋转。
问题一：驱动风扇的能量从何而来？
2.导入新课程
我们可以利用本课学到的知识来回答上述问题。
(2)物体的内能
物体是由大量的分子组成的，分子不断地做着不规则的热运动。
1.分子动能
学生实验1：取两杯不同温度、相同体积的水，分别滴入一滴红墨水物理资源网，观察变化。
红墨水扩散
结论：温度越高，分子的随机运动（热运动）越剧烈。
温度是物体中分子热运动平均动能的标志。
2. 分子势能
分子势能随分子间距离的变化而变化，分子势能与物体的状态和体积有关。
类比：重力做正功时，重力势能减小； 当重力做负功时，重力势能增加。
分子间力做正功，分子势能减小； 分子间力做负功，分子势能增加。
3.物体的内能
(1)热现象是大量分子热运动的宏观表现，是大量分子运动的统计结果。
(2)内能与温度之差。
温度仅对应于物体中大量分子热运动的统计平均动能。 单个分子或数十个、数百个分子的热运动动能与温度无关。 我们知道，温度这个物理量的宏观意义是表示物体的冷热程度，也是大量分子热运动平均动能的象征。 这就是温度的微观意义。
(3)内能与机械能的区别。
定义决定数量测量
内能
物体中所有分子的动能和势能之和
由物体的温度、体积和状态决定
任何物体都有内能，内能不为零
无法测量
机械能
物体的动能、重力势能和弹性势能统称为
它与宏观运动状态、参考系以及零势能点的选取有关。
可以为零
可测量的
让我们谈谈：列出内能变化的实际例子。
问题2：如何改变物体的内能？
(3)改变内能的方法
1.做功可以改变物体的内能
(1)外界克服摩擦做功，增加了物体的内能。
演示实验2：利用温度传感器研究摩擦与热量的关系。 将温度传感器插入铜管中，拉动绳子，观察软件界面上的温度变化曲线，分析拉动的次数和相应的温度变化。
摩擦和热量
结论：摩擦功越大，温升越大。 摩擦功完成得越快，温度上升得越快。 当做功克服摩擦时，物体的温度升高，内能增加。
(2)压缩气体做功，气体内能增加。
演示实验3：活塞压缩玻璃管内的空气，硝化纤维燃烧。
工作点火
结论：压缩空气确实做功，使空气温度升高内能与什么有关，内能增大，达到硝化棉的燃点，引起棉花燃烧。 播放柴油机的结构和工作过程的Flash课件，进一步了解压缩气体做功可以增加气体的内能。
(3)气体对外做功，内能减少。
学生实验2：用酒精灯加热试管中的水。 当沸腾时，可以看到活塞被冲出，试管壁上形成小水滴。
供暖工作
结论：当试管内的气体推动活塞做功时，气体的内能减小，温度降低，导致试管内的水蒸气液化成小水滴。
2.热传递可以改变物体的内能
(4)做功和传热相当于改变物体的内能
在《历史回顾》专栏中介绍焦耳关于热与功当量关系的研究，知道功和传热等价于改变物体的内能，了解科学家的探索精神。
（五）申请审核
新课导入时制作的场景解释了小风扇转动的原因：当上下杯的水温相同时，风扇不转动；当上下杯的水温相同时，风扇不转动；当上下杯的水温相同时，风扇不转动； 但当两个杯子的水温相差较大时，风扇转得很快。 事实上，温差是用来发电来驱动电机旋转的。 这个实验表明，在一定条件下，物体的内能可以转化为电能。
（六）总结
轻微地。
（七）作业安排
轻微地。
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