初中物理內(nèi)能教學設(shè)計
初中物理內(nèi)能教學設(shè)計
內(nèi)能是物體或若干物體構(gòu)成的系統(tǒng)內(nèi)部一切微觀粒子的運動形式所具有的能量總和。下面學習啦小編為你整理了初中物理內(nèi)能教學設(shè)計，希望對你有幫助。
初中內(nèi)能教學設(shè)計
一、教學目標
(一)知識與技能
1.了解內(nèi)能的概念，知道任何一個物體都具有內(nèi)能。
2.知道熱量的概念及單位。
3.結(jié)合實例分析，知道熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式，是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。
4.知道做功可以使物體內(nèi)能增加或減少的一些事例。
(二)過程與方法
會根據(jù)分子動理論用類比的方法建立內(nèi)能的概念，能簡單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。
(三)情感態(tài)度和價值觀
了解用熱傳遞和做功改變物體內(nèi)能的方法在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，會應(yīng)用相關(guān)知識解釋一些現(xiàn)象。
二、教學重難點
本節(jié)是由“內(nèi)能”、“物體內(nèi)能的改變”兩部分內(nèi)容組成的。內(nèi)能是構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的運動與分子勢能的總和。分子的概念就比較抽象，學生是通過宏觀現(xiàn)象來推測微觀機理建立的，而內(nèi)能的概念也非常抽象，內(nèi)能概念的建立是本節(jié)的一個重點和難點;物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，兩個溫度不同的物體會發(fā)生熱傳遞，在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移能量的多少就是熱量，它不是物體內(nèi)部所含有的量，而是一個變化量，要區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量之間的關(guān)系，所以對熱量概念的建立也是本節(jié)重點之一;另外改變物體內(nèi)能的途徑也是本節(jié)的教學重點。
重點：內(nèi)能、熱量概念的建立，知道改變物體內(nèi)能的兩種途徑。
難點：用類比的方法建立內(nèi)能的概念。
三、教學策略
內(nèi)能的概念比較抽象，學生難于直接接受和理解。在教學中可以結(jié)合機械能的知識，可用對比的方法，物體由于運動而具有動能，分子也在不停地做無規(guī)則運動，所以分子也具有動能;彈簧被壓縮或拉伸時具有彈性勢能，分子間也存在相互作用的引力和斥力，所以分子間也存在分子勢能。內(nèi)能的大小與溫度有關(guān)，可以通過物體溫度的變化來反映內(nèi)能的變化。內(nèi)能改變有兩種方法：做功和熱傳遞，這兩種改變內(nèi)能的方法在生活中經(jīng)常使用到，只是沒有上升到理論層面，可以給出生活中常見的內(nèi)能改變，對內(nèi)能改變方法進行分類，從而總結(jié)出內(nèi)能改變的兩種方法。熱傳遞中轉(zhuǎn)移能量的多少就是熱量，它是一個過程量，反映內(nèi)能的變化量，要用“吸收”或“放出”來表述，而不能用“具有”或“含有”來表述，熱傳遞改變內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)移。做功改變物體內(nèi)能涉及兩個方面，對物體做功和物體對外做功，通過實驗來證明做功可以改變物體的內(nèi)能，其中采用了轉(zhuǎn)化的方法，如壓縮空氣使其內(nèi)能增大，轉(zhuǎn)化為棉花的燃燒等。做功改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化。
四、教學資源準備
多媒體課件、空氣壓縮引火儀、燒瓶、打氣筒、自行車車胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。
五、教學過程
| 教學環(huán)節(jié) | 教師活動 | 學生活動 | 設(shè)計意圖 |
| 創(chuàng)設(shè)情景 （5分鐘） | 演示：給一個回力玩具汽車上緊發(fā)條，使其在水平桌面上運動。 小汽車的動能是怎么來的？ | 學生觀察小車運動，得出小車的動能是由彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的。 | 創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學生的興趣和求知欲。 |
| 引入新課 （5分鐘） | 演示：從一個裝滿開水的暖水瓶中倒出一部分水，用軟水塞塞緊，注意觀察瓶塞。 推動瓶塞的能量來自哪里？ 水蒸氣具有能量，這就是我們要研究的內(nèi)能。 | 學生觀察實驗，思考問題。 提出猜想，可能是來自于熱水（或熱的水蒸氣）。 | 結(jié)合實驗，提出問題，引入新課。 |
| 新課內(nèi)容（25分鐘） | 內(nèi)能 展示具有動能的物體的圖片和視頻。 物體由于運動而具有的能量是動能。分子具有動能嗎？ 展示具有勢能的物體的圖片和視頻。 彈簧由于發(fā)生彈性形變具有彈力，還具有彈性勢能。分子間有分子勢能嗎？ 我們把動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動能和分子勢能之和叫做物體的內(nèi)能。 內(nèi)能和機械能是同種能量嗎？你能說出它們的異同點嗎？ 小結(jié)：內(nèi)能是與機械能不同的一種能量。物體可以沒有機械能，但一定有內(nèi)能。因為分子在不停地做無規(guī)則運動，所以一切物體都具有內(nèi)能。 | 結(jié)合動能的特點，思考問題。 分子也具有動能，根據(jù)分子動理論的初步知識，分子在不停地做無規(guī)則運動。 結(jié)合勢能的特點，知識遷移得出：分子具有分子勢能，因為分子間也存在相互作用的引力和斥力。 根據(jù)前面的定義，學生討論。 機械能是與物體整個機械運動情況有關(guān)的能量。而內(nèi)能是與物體內(nèi)部分子的熱運動和分子之間的相互作用情況有關(guān)，內(nèi)能是不同于機械能的另一種形式的能。 內(nèi)能和機械能的單位都是焦耳（J）。 學生進行討論補充。 | 利用對比的方法得出內(nèi)能的概念，注重物理方法培養(yǎng)。 培養(yǎng)對比的物理方法。 |
| 內(nèi)能的大小 猜想：內(nèi)能大小可能與哪些因素有關(guān)？請說說你的猜想依據(jù)。 小結(jié)： 1．內(nèi)能的大小與物體的溫度有關(guān)。同一物體溫度升高，內(nèi)能增大；溫度降低，內(nèi)能減小。 2．內(nèi)能還與物體的質(zhì)量、狀態(tài)等有關(guān)。 3．一切物體都具有內(nèi)能。 判斷下列物體內(nèi)能的變化。 1．太陽下的一瓶水，溫度升高。 2．一杯水喝掉一半。 3．水結(jié)成冰。 | 學生討論，進行猜想，同學之間相互補充。 1．內(nèi)能可能與溫度有關(guān)，因為溫度越高，分子運動越劇烈，分子動能越大，內(nèi)能越大。 2．內(nèi)能可能與質(zhì)量有關(guān)，因為質(zhì)量越大，物體所含分子數(shù)量越多。 學生根據(jù)影響內(nèi)能大小的因素判斷內(nèi)能的變化。 | 培養(yǎng)學生分析問題的能力。 | |
| 物體內(nèi)能的改變──熱傳遞 如何判斷一個物體內(nèi)能大小的變化？ 把剛煮熟的雞蛋從開水中拿出放入冷水中，判斷雞蛋和水的內(nèi)能的變化。并說出理由。 雞蛋和水的內(nèi)能發(fā)生了改變，它們之間發(fā)生了熱傳遞，通過熱傳遞改變了雞蛋和水的內(nèi)能。 熱會從高溫物體傳遞給低溫物體；高溫物體的溫度會降低內(nèi)能減少，低溫物體的溫度會升高，內(nèi)能增加。 在雞蛋和水的例子中，熱傳遞的方向？ 熱量： 1．定義：在熱傳遞中，傳遞能量的多少。 2．單位：焦耳（J）。 3．物體吸收熱量時內(nèi)能增加，放出熱量時內(nèi)能減少。 4．內(nèi)能反映的是熱傳遞過程中內(nèi)能的變化量，只能用“吸收”或“放出”描述，不能用“具有”、“含有”等詞描述。 5．熱傳遞中轉(zhuǎn)移的是熱量，不是溫度。 你能舉出一些利用熱傳遞改變物體內(nèi)能的例子嗎？ 討論： 結(jié)合問題，討論溫度、內(nèi)能和熱量的不同點。 一個物體的溫度升高，它的內(nèi)能增加。物體內(nèi)能增加，溫度是否一定升高？舉例說明。 小結(jié)：內(nèi)能是能量的一種形式，也是某一時刻的狀態(tài)量，一切物體都具有內(nèi)能；熱量是一個過程量，要用“吸收”或“放出”來表述，而不能用“具有”或“含有”來表述。 | 物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，物體溫度升高，內(nèi)能增大；溫度降低，內(nèi)能減小。可以根據(jù)溫度的變化來判斷物體內(nèi)能的變化。 雞蛋的內(nèi)能減小，水的內(nèi)能增大。因為雞蛋的溫度降低，水的溫度升高。 熱傳遞從高溫的雞蛋向水傳遞。 學生討論，舉例。 冬天利用熱水袋取暖、發(fā)燒時用冷毛巾給頭部降溫、夏天把食物放入冰箱冷藏等。 學生討論，進行交流。 物體內(nèi)能增加，溫度不一定升高。如晶體在熔化時，溫度不變，內(nèi)能是增加的；液態(tài)晶體在凝固時，溫度不變，但要放熱，內(nèi)能減少。 | 提高學生的物理素養(yǎng)。培養(yǎng)思考、自學能力。 利用生活實例提高學生的學習興趣。 培養(yǎng)學生合作學習的能力。 | |
| 物體內(nèi)能的改變──做功 除了熱傳遞外，還有什么途徑可以改變物體的內(nèi)能？ 投影做功改變物體內(nèi)能的圖片和視頻，這些圖片說明了什么？ 分組實驗：怎樣使一段鐵絲的溫度升高、內(nèi)能增大？ 器材：一段較粗的軟鐵絲、一個打火機、一張砂紙、熱水袋、小毛巾等 學生討論實驗方法，并嘗試完成實驗。 分析論證：你能給這些方法進行分類嗎？ 你還能舉出一些利用做功改變物體內(nèi)能的一些實例嗎？ 得出結(jié)論：改變物體內(nèi)能有兩種方式：熱傳遞和做功。 演示實驗 1．在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，把活塞迅速壓下去，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 （1）實驗中硝化棉的作用 （2）實驗中誰對誰做功？ 通過實驗可以知道，對物體做功，物體的內(nèi)能會增加，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 利用打氣筒給自行車車胎打氣，請一同學用手感覺氣筒外壁上下部分的溫度，形成此現(xiàn)象的原因？ 由此可見，壓縮空氣做功使空氣內(nèi)能增大是氣筒外壁溫度升高的主要原因，摩擦在這里是次要的。 2．在燒瓶內(nèi)盛少量水。利用打氣筒給瓶內(nèi)打氣，當瓶塞跳出時，觀察瓶內(nèi)的變化。 （1）描述觀察到的實驗現(xiàn)象，此現(xiàn)象形成的原因是什么？ （2）瓶內(nèi)放水的作用是什么？ （3）實驗中誰對誰做功？ 本實驗中通過水蒸氣液化形成水霧來反映氣體對外做功時內(nèi)能減少、溫度降低的，也是利用了轉(zhuǎn)化的物理方法。 通過實驗可以知道，物體對外做功，內(nèi)能會減少，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。 你能再舉出一些物體對外做功內(nèi)能減少的例子嗎？ | 學生觀察圖片和視頻，這些圖片說明了做功可以改變物體的內(nèi)能。 學生進行實驗，可能會出現(xiàn)下列方法： 1．用打火機去燒鐵絲，使鐵絲的溫度升高。 2．把鐵絲放在熱水袋上，用熱水袋焐鐵絲。 3．把鐵絲反復彎折，使鐵絲溫度升高。 4．用砂紙反復摩擦鐵絲，使鐵絲溫度升高。 …… 方法1和2屬于一類，采用了熱傳遞的方法使鐵絲溫度升高、內(nèi)能增加。另外兩種方法采用做功的方法改變了鐵絲的內(nèi)能。 結(jié)合實際生活，學生舉例，如摩擦生熱、鉆木取火等。 學生觀察實驗，思考提出的問題。 實驗中利用硝化棉的燃燒反映了筒內(nèi)空氣內(nèi)能增加，溫度升高，采用了轉(zhuǎn)化的方法?？諝鈨?nèi)能增加是因為活塞壓縮筒內(nèi)空氣做功，把活塞的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能。 打氣筒外壁下面溫度比上面的溫度高，主要的原因是壓縮空氣做功增加了內(nèi)能。 學生觀察實驗，在瓶塞跳出時，可以看見瓶內(nèi)出現(xiàn)水霧。它是由瓶內(nèi)水蒸氣遇冷液化形成的。利用打氣筒給瓶內(nèi)打氣時，壓縮瓶內(nèi)空氣做功，空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，瓶內(nèi)的水汽化形成大量無色的水蒸氣；當瓶內(nèi)氣體沖開瓶塞時，空氣推動瓶塞做功，內(nèi)能減少，溫度降低，使水蒸氣液化形成小水滴。 學生結(jié)合實際生活，舉例。 如打開可樂瓶蓋時，會在瓶口出現(xiàn)“霧”；把車胎內(nèi)的氣放掉時，在氣門芯處出現(xiàn)小水珠等（可以進行課堂實驗）。 | 培養(yǎng)學生實驗動手能力。 利用分類總結(jié)的方法得出做功可以改變物體的內(nèi)能。 結(jié)合實例，加強物理與生活的聯(lián)系 培養(yǎng)學生的觀察能力。 培養(yǎng)利用物理知識解決實際問題的能力。 培養(yǎng)學生觀察實驗、思考實驗的能力。 結(jié)合實例加強物理與生活的聯(lián)系，提高學生的學習興趣。 | |
| 討論： 1．利用熱傳遞和做功都可以改變物體的內(nèi)能，你能說說這兩種方法的異同嗎？ 2．物體吸熱，內(nèi)能一定增加、溫度升高嗎？對物體做功，物體內(nèi)能一定增加嗎？ | 結(jié)合本節(jié)所學內(nèi)能，學生討論這兩個問題，也可以作為課后的思考題。 | 培養(yǎng)學生合作學習的能力。 | |
| 總結(jié)（5分鐘） | 課堂小結(jié)： 1．通過這節(jié)課你學到了什么？ 2．什么是內(nèi)能？物體的內(nèi)能大小與溫度的關(guān)系。 3．溫度、內(nèi)能與熱量這三個物理量的關(guān)系。 4．改變物體內(nèi)能的方法。 | 學生梳理本節(jié)課知識內(nèi)容。 1．本節(jié)主要內(nèi)容是內(nèi)能和內(nèi)能的兩種改變方法。 2．內(nèi)能是構(gòu)成物質(zhì)的所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和。內(nèi)能的大小與溫度、質(zhì)量等因素有關(guān)，同一物體溫度升高，內(nèi)能增加。 3．熱量是熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移能量的多少，是能量的變化量。物體的溫度升高，內(nèi)能增大。可以通過物體溫度變化反映物體內(nèi)能的變化。 4．物體內(nèi)能的改變可以利用熱傳遞和做功的方法，這兩種方法在改變物體的內(nèi)能上是等效的。 | 培養(yǎng)學生總結(jié)歸納的能力。 |
| 作業(yè)布置 | 完成《動手動腦學物理》 第1、2題。 | 按要求完成。 | 知識鞏固。 |
初中物理內(nèi)能教學反思
內(nèi)能是比較抽象的物理概念，內(nèi)能是指物體內(nèi)部的能量，是和物體內(nèi)部的分子有關(guān)的能量。物體內(nèi)部的分子的能量越大，它的內(nèi)能就越大，即內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運動的動能和分子相互作用的勢能的總和。教科書上沒有提出分子的動能和勢能，只說分子無規(guī)則運動具有的能，其實分子在做無規(guī)則運動的時候就同時具備了動能與勢能，故在教學中提出內(nèi)能實際是分子的動能和勢能的總和，采用類比的方法學生很容易就理解了這個物理概念。在引入物體內(nèi)能的時候，我是采用宏觀物體的機械運動中具有的機械能為背景，提出：“那么微粒的運動也具有能量嗎?”從而引出物體的分子的運動而具有的能量稱之為內(nèi)能。但是，內(nèi)能與機械能是不同的，內(nèi)能是分子在物體內(nèi)部自身不停的“分子運動”而不是隨物體整體一起運動所具有的能。機械能則是物體作為整體運動所具有的能。物體的機械能包括動能和勢能，物體的內(nèi)能當然也就包括分子的動能和勢能兩個方面，動能跟微粒的運動的激烈程度有關(guān)這點學生很容易從機械能中的動能進行遷移;勢能是指微粒間的相互作用而具有的能就跟機械能中物體由于被舉高或是發(fā)生彈性形變而具有的能就有點難以遷移。在講內(nèi)能時要注意內(nèi)能的普遍性，一切物體都有內(nèi)能，要注意糾正低溫物體沒有內(nèi)能的誤解.
內(nèi)能和溫度的之間的辨證關(guān)系，學生理解起來存在相當大的難度，有些云里霧里的感覺。為了幫助學生理順溫度和內(nèi)能之間的辨證關(guān)系，我們還是帶著類比的思想，再用宏觀表現(xiàn)推渡物體內(nèi)部的微觀表現(xiàn)。微粒的動能與溫度的關(guān)系學生能很快的直觀的理解，因為溫度越高，微粒的熱運動就越激烈，學生的感覺就是微粒的運動就越快，那么自然就是動能在增加;但是微粒的勢能怎么跟溫度有關(guān)，那是因為物體有熱脹冷縮的性質(zhì)，溫度越高，物體的體積在增大，從微觀的角度分析就是微粒間的距離在增大，也就是微粒間的吸引力在增大，那么微粒的勢能自然也在增大。隨著溫度的升高，微粒的動能和勢能都相應(yīng)增大，自然物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，對同一個物體,溫度越高，物體的內(nèi)能越大。
要充分利用內(nèi)能，就必須設(shè)法改變內(nèi)能，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式，功和熱量是內(nèi)能改變的量度。對于一定質(zhì)量的物體，物體吸熱或是外界對物體做功，則物體內(nèi)能增大;物體放熱或是物體對外界做功，則物體內(nèi)能減少。對于一定質(zhì)量的物體，物體吸熱同時外界對物體做功(或不做功)，則物體內(nèi)能增大;物體放熱同時物體對外界做功(或不做功)，則物體內(nèi)能減少;物體吸熱同時物體對外界做功或者物體放熱同時外界對物體做功，不通過定量計算是不能確定物體內(nèi)能的增減的。對物體做了多少功，同時物體吸收了多少熱量，則物體內(nèi)能的增加就是它們的總和，做功和熱傳遞將其它形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化。
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