第七章 A 物体的内能

执教：上海市长宁区教育学院 陆李杨

一、教学任务分析

物体的内能是继机械能之后学习的另一种形式的能。学习内能既认识了微观世界的分子具有能量，也为以后学习能的转化和能量守恒定律等知识奠定基础。

学习物体的内能需要以分子动理论、物体的动能、势能、机械能等知识为基础。

以实验创设情景，通过对问题的讨论，引入学习物体的内能，以及物体的内能与温度、体积和状态的关系。

通过DIS实验和学生实验，使学生知道“外力对物体做功，物体的内能增加”，“物体对外做功，内能减少”的变化规律。通过“历史回眸”，介绍焦耳对热与功当量关系的研究。

在学习分子势能时，与重力做功、重力势能变化类比，使学生体验“类比”的方法；在学习物体的内能时，感受初步的统计规律概念；在研究做功使物体内能发生变化的过程中，感受“实验探究”的方法，培养学生的观察、分析、判断、推理、归纳等能力；在学习焦耳对热与功当量关系的研究中，体验科学家在探究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，知道分子势能跟物体的状态和体积有关。

（3）知道物体的内能。

（4）知道内能变化的两个途径：做功和热传递。知道做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

2．过程与方法

（1）通过学习分子势能，认识“类比”的科学方法。

（2）通过学习内能的概念，感受统计规律的研究方法。

（3）通过研究做功使物体内能发生变化的学习过程，认识“实验探究”的方法。

3．情感、态度价值观

（1）通过观察和动手操作实验，体验乐于科学探究的情感。

（2）通过对焦耳的简单介绍，感悟科学家在探究真理过程中的科学精神。

三、教学重点与难点

重点和难点：物体的内能；内能变化的两个途径。

四、教学资源

1、器材

（1）演示实验： ①分别装有冷、热水的杯子各一只，温差电池、小电扇。 ②铜管、绳子、温度传感器、数据采集器、计算机。 ③圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。

（2）学生实验： ①烧杯两只、红墨水、冷、热水。 ②酒精灯、试管、试管夹、活塞。

2、课件

柴油机的结构及工作过程flash课件。

五、教学设计思路

本设计内容包括三个方面：一是物体的内能；二是内能变化的两个途径；三是做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

本设计的基本思路是：以实验创设情景，激发学生的好奇心。通过对问题的讨论，引入学习物体的内能，以及物体的内能与温度、体积和状态的关系。通过结合日常生活经验进行交流讨论，在实验的基础上，得出改变物体内能的两个途径。通过“历史回眸”，介绍焦耳对热与功当量关系的研究，知道做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

本设计要突出的重点和要突破难点是：物体的内能和内能变化的两个途径。方法是：以实验和分析为基础，根据学生在初中和前阶段学习时已经掌握的知识，结合学生的亲身体会，应用实验和动画演示对实例进行分析，掌握物体的内能和内能变化的两个途径，从而突出重点，并突破难点。

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应用，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育。通过学生主动参与，培养其分析推理、比较判断、归纳概括的能力，使之感受“类比”、“实验探究”、“归纳推理”等科学方法；感悟科学家的探究精神，提高学习的兴趣。

完成本设计的内容约需1课时。

六、教学流程

1、教学流程图

2、流程图说明

情景 演示实验1

内装一定质量、不同水温的上、下两只杯子，杯体上标明水的温度值。其中，上方的杯底有一块半导体材料制成的温差电池，电池两极与一只小风扇构成回路。当上下杯水的温度不同时，风扇会不停转动。

设问1：驱动风扇运转的能量来自何处？

活动Ⅰ 学生实验1

取两杯温度不同、体积相同的清水，分别滴入一滴红墨水，观察发生的变化。

活动Ⅱ 大家谈

列举内能发生变化的实际事例。

设问2：如何使内能发生变化？

活动Ⅲ 演示实验2 DIS实验

用温度传感器研究摩擦与热的关系。观察温度变化曲线，分析拉动次数和对应的温度变化情况。

活动Ⅳ 演示实验3

演示压缩空气，硝化棉燃烧。

播放柴油机的结构及工作过程的flash课件。

活动Ⅴ 学生实验2

用酒精灯加热试管中的水，沸腾时，可以看到活塞被冲出，试管壁上有小水珠生成。

活动Ⅵ 历史回眸

介绍焦耳对热与功当量关系的研究。

3、教学主要环节

本设计可分为三个主要的教学环节。

第一环节，通过实验观察与讨论，归纳得出物体内能的概念，以及物体的内能与温度、体积和状态的关系。

第二环节，通过DIS实验和学生实验的研究，认识改变物体内能的两条途径。

第三环节，通过“历史回眸”，介绍焦耳对热与功当量关系的研究，知道做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

七、教案示例

（一）情景引入

1、观察演示实验1，提出问题

演示实验1：内装一定质量、不同水温的上、下两只杯子，杯体上标明水的温度值。其中，上方的杯底有一块半导体材料制成的温差电池，电池两极与一只小风扇构成回路。当上下杯水的温度不同时，风扇会不停转动。

设问1：驱动风扇运转的能量来自何处？

2、导入新课

我们可以用这节课学习的知识来回答上面的问题。

（二）物体的内能

物体由大量分子组成，分子在不停地做无规则的热运动。

1、分子动能

学生实验1：取两杯温度不同、体积相同的清水，分别滴入一滴红墨水，观察发生的变化。

结论：温度越高，分子的无规则运动（热运动）越剧烈。

温度是物体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，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加。

分子间作用力做正功，分子势能减少，分子间作用力做负功，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）内能与温度的区别。

温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志，这是温度的微观含义。

（3）内能与机械能的区别。

大家谈：列举内能发生变化的实际事例。

设问2：如何使物体的内能发生变化？

（三）改变内能的途径

1、做功可以改变物体的内能

（1）外界克服摩擦力做功，使物体的内能增加。

演示实验2：用温度传感器研究摩擦与热的关系。铜管内插入温度传感器，拉动绳子，观察软件界面上温度变化曲线，分析拉动次数和对应的温度变化情况。

结论：摩擦做功越多温度升高越大，摩擦做功越快温度升高越快。克服摩擦力做功，物体温度升高，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，硝化棉燃烧。

结论：压缩空气做功，使空气温度升高，内能增大，达到硝化棉的燃点使棉花燃烧。播放柴油机的结构及工作过程的flash课件，进一步认识压缩气体做功可以使气体内能增加。

（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，沸腾时，可以看到活塞被冲出，试管壁上有小水珠生成。

结论：试管内的气体推动活塞做功时，气体内能减少，温度降低，使试管内水蒸气液化成小水滴。

2、热传递可以改变物体的内能

（四）做功和热传递对改变物体的内能是等效的

介绍“历史回眸”栏目中焦耳对热与功当量关系的研究，知道做功和热传递对改变物体的内能是等效的，感悟科学家的探究精神。

（五）应用回顾

新课导入时创设的情景，解释小风扇转动的原因：上下两个杯子的水温相同时，风扇没有转动；而当两个杯子水温相差较大时，风扇在很快转动。实际上是利用温差来发电，从而使马达旋转，这个实验说明在一定条件下物体的内能可以转化为电能。

（六）总结

略。

（七）作业布置

略。

发布时间：2013/6/2 下午3:54:00  阅读次数：4683