人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 内能学案

这是一份人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 内能学案，共7页。学案主要包含了本单元教学重点，本单元教学难点，逐步深入，认识内能等内容，欢迎下载使用。
本章一部分内容属于课程标准中课程内容的第一个一级主题“物质”，是该主题下的二级主题“物质的结构和物质世界的尺度”中的部分内容。内容标准要求如下：
1.3.1 知道常见的物质是由分子、原子构成的。
本章一部分内容属于课程标准中课程内容的第二个一级主题“运动和相互作用”，是该主题下的二级主题“多种多样的运动形式”中的部分内容。内容标准要求如下：
2.1.2知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的基本观点。
例 观察扩散现象，能用分子动理论的观点加以说明。
本章最后一部分内容属于课程标准中课程内容的第三个一级主题“能量”，是该主题下的二级主题“内能”中的部分内容。内容标准要求如下：
3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.3.2通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。
例1 能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。
第二部分 单元目标
1. 能简单说明物质是由分子、原子构成的。
2. 能通过宏观现象推测物质的分子都在不停地做热运动。
3. 能够识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。
4. 知道分子之间存在着作用力。
5. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
6. 知道热传递可以改变物体的内能。
7. 知道热量的概念及单位。
8. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。
9. 了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。
10. 通过比热容的实验，体会控制变量的方法在实验中的作用。
11. 尝试用比热容解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。
12. 会进行简单的吸、放热计算。
第三部分 单元内容分析
从本章开始，在八年级对运动研究的基础上，开始热学相关知识的学习，从宏观的物体运动进入微观的分子热运动，从机械能拓展到内能，在八年级上册宏观热现象的基础上介绍其深层次的微观机制。
本章是初中物理的重点内容，也是物理学研究的一个重要领域。从可以直接感知的宏观现象推测无法直接感知的微观机理，是一种重要的科学研究方法。本章的学习，不仅可以帮助学生深入理解以前学过的一些热现象的本质，为下一章学习内能的利用打下基础，而且也向学生介绍了一种科学研究的方法。
第1节 热量 比热容
本节内容要求通过实验探究认识物体温度变化时吸收或放出热量的能力，即研究物质的比热容。因为物体吸热、放热现象与生活紧密相关，所以教科书开头就提出生活中常见的问题，显得比较自然，引导学生思考，也体现了物理教学中从生活走向物理的理念。比热容是用来表示物质特性的物理量。从分析物理事实到抽象出这个概念，再提升到理解这个概念的内涵，对学生思维能力的要求是很高的。做好实验和做好对实验数据的分析很重要。比热容的单位是由三个物理量的单位复合而成，在应用时也给学生带来一定的困难，所以这一概念的教学难度是比较大的。
本节内容由“比热容”和“热量的计算”两部分构成。比热容的概念和应用、热量计算都是这节课的重点，比热容概念的建立是这节课的难点。
1. 比热容
在比热容的教学中，要学生深刻地认识比热容的意义，就必须做好探究不同物质在质量相同、吸收相同的热量时升高的温度是否相同的实验。教材中“比较不同物质吸热的情况”的探究实验用食用油和水进行对比。加热装置用电加热器，是因为它能够比酒精灯更准确地实现相同时间内放出的热量相同。
2. 热量的计算
关于热量计算，《课标》未作要求。在比热容的教学中，未直接给出比热容的计算公式，而是在“想想议议”中，引导学生通过分析比热容的物理含义，用算术法计算铝块在温度升高时吸收的热量，进而提炼出热量的计算公式。
第2节 分子动理论的初步知识
在学习了宏观物体的有关热学知识后，引导学生用物质微观结构的知识来解释宏观现象，进一步探究学习热学知识，为从微观角度理解物体内能的本质打下基础。本节由“物质的构成”“分子热运动”和“分子间的作用力”三个部分构成。本节教学内容都比较抽象，与日常生活观念有一定的距离，而对困难的突破也就在于通过大量的实验与生活现象，推理、总结和归纳出关于分子动理论的知识，使学生了解分子动理论的普遍性、规律性。通过各种探究实验与体验实验，加强他们对分子动理论的了解。
本节的重点是“一切物质的分子都在不停地做无规则的运动”，难点是对“分子间存在作用力”的理解。突出重点和突破难点的重要方法都是加强学生的体验性实验，引导学生通过实验推理得出规律。教师应注意不要把推理分析过程包办过多，要通过情境设疑，适当提问，引导学生思考，更好地训练学生的思维能力和学习能力。
1. 物质的构成
教材首先介绍了物质是由分子构成的。对于物体由大量分子构成、分子间有间隙等知识，主要是依靠教师的实验和讲解进行分析、推理形成，使学生对分子的休积很小、数量巨大留下深刻印象。由于分子体积太小，无法直接观察，就需要教师在教学上准备得较为充分，比如可以查找一些分子和原子的视频、图片或动画给学生看。建议教师补充做水和酒精混合后总体积变小的实验，充分说明分子间有间隙。直观而神奇的实验现象，可以激发学生的学习兴趣。
2. 分子热运动
初中学生理解热现象的本质有一定的难度，教学中要灵活处理，注意给给予方法上的引导。关于分子热运动的教学，可以提出“能否直接用眼睛看到分子的运动?”引导学生得出由于分子很小从而不可能用肉眼直接观察到分子运动的结论，然后指出可以通过一些实验和现象间接反映出分子的运动。在学生仔细观察扩散实验的基础上，让学生充分讨论“分子是否运动”“分子运动的快慢与温度有何关系”等问题。通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事物，这对学生有一种物理学研究方法上的指导。
3. 分子间的作用力
分子间的作用力这一知识是很抽象的，学生很难理解。教学中可以不作过高要求，只要通过模拟实验，运用分析和推理的方法，能认识到“分子间同时存在着相互作用的引力和斥力”，知道分子间的力在什么情况下表现为斥力以及在什么情况下表现为引力即可。讲解要适当，只要求学生定性了解。但要注意纠正学生认为引力和斥力不是同时存在的看法，引导学生辩证地看问题，克服简单化和片面化。
第3节 内能
本节是在分子动理论知识的基础上，具体说明内能是物体内部的能量。与机械能相比，内能不直观、更抽象，学生难于直接接受和理解，所以教科书一开始通过与机械能中动能和势能作类比建立内能的概念，应用学生已有的知识和经验学习新的知识，符合学生的认知规律。通过对生活中常见实例的分析，指出内能是不同于机械能的另一种形式的能。教科书从炙热的铁水和冰冷的冰块都有内能，说明了内能的普遍性，并给出了内能与温度的关系，再通过对一些事例的分析与实验，总结出改变物体内能的途径。
本节内容由“内能”“物体内能的改变”两个部分构成。本节的重点是内能概念的建立，改变物体内能的两种途径。难点是用类比的方法建立内能的概念。
1. 内能
在新课教学前，可以先复习动能和势能的知识。然后，引导学生类比：物体内部的分子在不停地做着无规则的热运动，分子也具有动能；分子之间有相互作用，所以分子间还有分子势能。构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。内能的单位是焦耳（J）。各种形式的能的单位都是焦耳。
2. 物体内能的改变
这个小标题的第一部分内容是热传递改变物体的内能。需要特别向学生强调：热传递的是热量，不是温度。热量的转移才导致物体内能的改变，才导致物体温度的改变。可以让学生多举一些实例，来说明热传递改变物体的内能。
第二部分内容是做功也能改变物体的内能。关于做功改变物体内能的教学，一定要做好实验，无论是教师的演示实验还是学生动手的小实验，都对学生理解做功改变物体内能起着关键性的作用。教科书图13.3-5是做功改变内能的实验，从学生熟悉的摩擦生热，再到学生生疏的气体膨胀做功降温。教学中要掌握好这几个层次，要密切联系学生的生活，使教学生动而有趣。
压缩空气做功的实验演示很重要，因为在学生的生活经验中，摩擦做功较为常见，但对于压缩气体体积也是做功的一种形式，则很不熟悉，理解上也困难得多。可以让学生到讲台上来做此实验，提醒做实验的学生快速压下活塞就可以。这个实验会引起学生的极大兴趣而印象深刻——压缩气体做功也可以改变物体的内能。给自行车打气是学生熟悉的，但绝大部分学生都没有认真地观察过，也不会深入地思考，特别是打气筒下部的温度要更高一些这个现象也会让学生很意外。打气筒的下部温度升得更高，主要的原因是压缩空气做功增加了内能，摩擦在这里是次要的。同时也再次提示学生，观察是学习物理的最基本方法。
第四部分 单元重难点
一、本单元教学重点
1. 比热容的概念、应用、热量计算。
2. 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
3. 内能、热量概念的建立。
4. 改变物体内能的两种途径
二、本单元教学难点
1. 分子间的作用力。
2. 用类比的方法建立内能的概念。
3. 比热容概念的建立。
第五部分 教学策略
一、密切结合日常生活，让学生在实验中认识比热容
比热容是本章内容的一个难点。教科书设计的过程中充分考虑了学生已有的相关经验：先从日常生活经验出发，指出物质在吸收或放出的热量相同时，升高或降低的温度可能不同，为引出比热容作铺垫；再通过实验“比较不同物质吸热的情况”引导学生观察、对比、分析，从而明确比热容的概念，并由比热容的定义直接指出比热容的单位。
为加深学生对比热容是物质的一种特性的理解和对常见物质的比热容的大小有一个具体的印象，教科书列出了常见物质的比热容。其中特别是对于水的比热容作了相关的讨论，进而还让学生讨论用水来加热和散热，帮助学生理解水的比热容较大的这种特性的应用。
需要注意的是，《课标》中没有要求比热容的复杂计算，因此教材通过“想想议议”用算术法计算出物体温度升高时吸收的热量，进而引导学生归纳出物体受热时吸收热量的公式。用同样的道理，让学生自己得出物体散热时放出热量的公式，其目的也是为了加深学生对物质的比热容的理解。
二、通过宏观现象推理微观机制，从而认识分子动理论
学生在八年级上册第三章物态变化的学习中，已经接触了一些宏观热现象，如物态变化。本章在此基础上，进一步深入分析这些宏观热现象内部深层次的微观机制，这犹涉及一些热学特有的研究方法和手段。如何从复杂的宏观热现象里而分析出其微观机制，微观模型又怎样解释更多的宏观热现象，这些问题的学习是对学生物理能力的一种提高。
1. 通过扩散现象感知分子热运动
热学的研究方法，就是从宏观现象中推测微观机制，再通过微观模型解释宏观现象。为了让学生有更深刻的体会，教材在介绍分子的微观知识后，明确提出“人们可以通过物体的一些宏观表现来推断构成物体的分子的情况”，由此引入了用二氧化氮气体演示宏观扩散现象的实验。为了揭示扩散现象的普遍性，教材又通过硫酸铜溶液的扩散以及铅和金的相互扩散，分别说明气体、液体和固体中都存在扩散现象。这些实验都揭示了扩散现象的存在，再引导学生从微观的角度思考扩散现象，进而通过推理来感知“一切物质的分子都在不停地做无规则的运动”。
其后，为了解释温度对于热运动的影响，安排了墨水在冷水和热水中扩散快慢的比较实验，让学生讨论得出“温度越高，分子的热运动越剧烈”，从而引出热运动的概念。这个过程，也再一次让学生经历了从观察实验、分析宏观现象出发，通过推理探索微观世界的科学研究思路。
2. 认识分子间的作用力
学生在八年级上册已经初步学习过物态的知识，本章所学的分子热运动的知识正好可以对此进行初步解释。因此，在本节的最后，结合固体、液体和气体的图片，进一步让学生了解分子之间存在作用力，不同物态的物质分子之间的距离和作用力各不相同，从而认识到，正是这种不同导致了物质的不同形态。这部分内容，正是帮助学生尝试用微观模型解释宏观现象。
通过以上学习，学生就能了解分子动理论的初步知识：常见的物质是由大量的分子、原子构成的；物质内的分子在不停地做热运动，分子之间存在引力和斥力。
三、逐步深入，认识内能
内能是热学中一个重要的概念。为了让学生在分子动理论知识的基础上，了解内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和，教材通过类比和结合学生日常生活等多种方式，让学生逐步认识到存在内能、什么是内能、内能有什么特点、内能是怎样变化和量度的。
首先通过“问题”，引导学生思考弹出瓶塞的动能源自哪里，通过猜测与热水的关系，认识内能的存在。然后与机械能作类比，通过分子的动能和势能，提出内能的槁念，并进而把宏观量（温度）和微观机理（分子无规则运动的激烈程度）联系起来。
虽然内能概念是通过与运动物体的动能和弹簧的弹性势能进行类比而引入的，但本质上，内能是不同于机械能的另一种形式的能。教科书以空中运动的足球所具有的能量为例进行了说明。之后，通过炽热的铁水和冰冷的冰块的图片进行对比，指出虽然其温度不同，但其中的分子都在做热运动，因而都有内能，说明了内能的普遍性，而不只是“热”的物体才有内能。
认识了内能，再进一步学习内能的变化，即如何改变内能和如何量度内能变化的多少。考虑到学生在小学已经学习过热传递的基本概念，教科书从观察和分析日常的热传递引起温度变化的现象入手，结合内能与温度的关系，提出热传递能改变物体的内能。需要注意的是，与学生在小学科学的学习不同，初中教科书一方面关注内能的变化而不是温度的变化，另一方面则是引入热量这个物理量量度内能改变的多少。相对于热传递改变内能，学生并不熟悉做功对内能变化的影响。教科书对几例生活现象和演示实验中做功和内能变化的关系进行了较细致的分析，归纳出做功也可以改变“增加或减小”内能，从而给出了改变内能的两种途径。
第六部分 课时安排
节次
课时
第1节 热量 比热容
1课时
第2节 分子动理论的初步知识
1课时
第3节 内能
1课时
单元复习
1课时