13.2內(nèi)能 教學(xué)設(shè)計（表格式） 2024-2025學(xué)年九年級-1-1

教學(xué)設(shè)計單學(xué)科物理年級九年級教學(xué)形式新授課題名稱內(nèi)能學(xué)情分析在知識上，九年級學(xué)生學(xué)習(xí)了機械能，對物體的動能、重力勢能和彈性勢能等已經(jīng)有了一定的認識；本單元第一節(jié)《分子熱運動》中學(xué)生了解了分子動理論的內(nèi)容，知道組成物質(zhì)的分子在不停地做無規(guī)則熱運動，分子之間存在引力和斥力等知識點。在學(xué)習(xí)方法上，學(xué)生已經(jīng)具有了從直接觀察到間接感知，從現(xiàn)象分析到推理實質(zhì)，從抽象到具體，從宏觀到微觀的問題研究方法。在學(xué)習(xí)能力上，經(jīng)過一學(xué)年的物理學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了學(xué)習(xí)物理的一般能力，包括觀察猜想能力、語言表達能力、類比能力、概括總結(jié)能力，概念理解能力。學(xué)生的起點是宏觀物體的機械運動方式與微觀分子的運動和相互作用關(guān)系之間的相似之處，興趣點是通過感知客觀事物的微觀與宏觀之間的關(guān)聯(lián)，能夠產(chǎn)生不斷探索的欲望。但是學(xué)生在物理學(xué)科上對微觀世界的感知還很薄弱，特別是物體溫度對內(nèi)能的影響，需要在實例中不斷加深理解。教材分析《內(nèi)能》一節(jié)，人教版教材設(shè)計了兩個專題，即“內(nèi)能”和“內(nèi)能的改變”。專題一中講解了“內(nèi)能的概念”和“一切物體都具有內(nèi)能”兩個問題，其中內(nèi)能概念的建立是教學(xué)的重點；專題二設(shè)計了“熱傳遞”和“做功”可以改變物體的內(nèi)能，其中“熱傳遞”距離學(xué)生的認知水平較近，教材用熱水袋取暖、冷毛巾降溫，兩個生活情景進行說明；“做功”可以改變物體的內(nèi)能是本節(jié)的教學(xué)難點，教材選用“搓手”、“滑滑梯”兩個生活場景，“壓縮空氣”、“空氣做功”兩個演示實驗幫助學(xué)生理解。結(jié)合本節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)，安排兩個學(xué)時，第一學(xué)時完成內(nèi)能概念的建立和熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，第二課時安排做功可以改變物體的內(nèi)能。本次課例研究是第一學(xué)時的教學(xué)過程，主要是通過內(nèi)能概念的建立，豐富能量的種類；通過實驗分析實驗現(xiàn)象，進一步提升學(xué)生能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀念，并培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力和空間思維能力。教學(xué)目標物理觀念：建立內(nèi)能的概念，了解內(nèi)能影響因素；了解熱量，了解熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，豐富的“能量”觀念。科學(xué)思維：從宏觀和微觀兩個角度識別物體內(nèi)能的影響因素，知道一切物體都具有內(nèi)能。知道晶體熔化過程中，吸收熱量但溫度保持不變的原因，會用類比的方法建立物理概念，并深刻體會從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)兩個方向研究問題的方法?？茖W(xué)探究：基于觀察實例、小組討論、角色扮演等方法尋找證據(jù)，解釋，交流等環(huán)節(jié)總結(jié)熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，并解決實際問題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：在分析實驗現(xiàn)象，解釋、交流過程中認識科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)實事求是，尊重自然地科學(xué)態(tài)度和敢于探索的科學(xué)精神。學(xué)習(xí)重點：建立內(nèi)能的概念；學(xué)習(xí)難點：溫度和物體內(nèi)能的關(guān)系。教學(xué)重難點重點：內(nèi)能概念的理解難點：內(nèi)能與溫度的關(guān)系教學(xué)策略：本節(jié)內(nèi)容的重點是“內(nèi)能”概念的建立，屬于核心素養(yǎng)的“物理觀念”要素的形成。“物理觀念”以物理知識為支撐，是物理概念和物理規(guī)律的高度抽象和概括，物理觀念的建構(gòu)過程往往是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，提升學(xué)生科學(xué)探究能力，幫助學(xué)生樹立正確科學(xué)態(tài)度和社會價值觀的過程。但是學(xué)生物理觀念的形成不是一蹴而就的，尤其是包含了抽象性概念的內(nèi)容，學(xué)生無法通過觀察、實驗的方法進行直接感知和抽象概括，這時就需要借助一些特殊的方法引導(dǎo)學(xué)生通過思維探索，在已有認知的基礎(chǔ)上進行加工、重塑，進而發(fā)展成具有普遍性的知識和技能，并形成真正的物理觀念。沉浸式學(xué)習(xí)，原指通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供一個接近真實的學(xué)習(xí)環(huán)境，借助虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者通過高度參與互動、演練而提升技能。從概念中我們不難看出，沉浸式學(xué)習(xí)就是讓學(xué)習(xí)者一邊應(yīng)用一邊學(xué)習(xí)，本文筆者主要通過改造學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生通過角色扮演，進入一種全神貫注、猶如沉浸于愜意的水流中而不受打擾的狀態(tài)，讓自己成為知識的一部分，高度參與課堂，理解物理概念，促進物理觀念形成的學(xué)習(xí)體驗。用美國心理學(xué)家米哈里?契克森米哈的“心流”來形容就是引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生一種將個人的精神力完全投注到學(xué)習(xí)活動上的特殊感覺。在作家李娟的《冬牧場》中有一個描述牧區(qū)人們觀看電視的情節(jié)：電視劇中主角騎的馬折了腿，馬和人都被困在暴風(fēng)雪中。大家都很惋惜。但接下來，有人騎了這匹馬去救他。大家驚呼：“腿又好了！”……導(dǎo)演真是的，也不知道換匹馬。對可憐的城里人來說，全部的馬都長成了一個樣子?？稍谀撩裱劾铮黄ヱR和另一匹馬的區(qū)別就跟一個人和另一個人的區(qū)別那么明顯。這段描述給我們的啟事是如果讓孩子像牧民一樣“身臨其境”、“心臨其境”的沉浸在學(xué)習(xí)環(huán)境之中，一邊學(xué)習(xí)，一邊應(yīng)用，就可以在有限的學(xué)習(xí)時間獲得更久的專注力，汲取更多的知識，養(yǎng)成更好的習(xí)慣。本節(jié)課教師將教室環(huán)境布置成一杯水、一塊熔化的海波等情景，引導(dǎo)學(xué)生作為水分子、海波分子進行了一種沉浸式的體驗性學(xué)習(xí)，將抽象的微觀理論遷移至活潑的情景表演中，師生互動充分，學(xué)生始終處于興趣的最高點。正像尼采在分析“赫拉克利特式世界”時指出：游戲不是任意的玩耍，而是極為投入的創(chuàng)造，從而能夠內(nèi)生地形成秩序。游戲者一方面在全然地投入，另一方面又超越地獲得靜觀，這正是它讓人獲得巨大快感體驗的奧秘。學(xué)生通過身體語言表達對物體內(nèi)能的理解，并且嘗試從能量的角度重新認識物態(tài)變化的過程，對能量的形式觀有了更為全面的、深入的理解；沉浸式體驗開發(fā)了學(xué)生的空間想象力，培養(yǎng)了同學(xué)之間的團隊合作能力、語言表達能力等基本能力；沉浸式體驗讓每個學(xué)生以個性化方式參與其中，有利于實現(xiàn)教師對學(xué)生個性化評價。教學(xué)過程與方法教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖機械能復(fù)習(xí)播放運動會視頻，分析奔跑中的運動員、空中運動的籃球、形變的蹦床具有的能量（如圖1所示）。引導(dǎo)學(xué)生說出身邊具有動能、勢能的物體。學(xué)生討論分析：運動的物體具有動能，在高處的物體具有重力勢能，發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能。自主總結(jié)：奔跑的運動員：動能空中運動的籃球：動能、重力勢能形變的蹦床：彈性勢能尋找身邊的物體：在教室走動的老師具有動能，天花板上的吊燈具有重力勢能，書夾、圓珠筆內(nèi)彈簧被壓縮、頭繩被拉伸時具有彈性勢能（如圖2所示）。本環(huán)節(jié)意在通過真實情景喚醒學(xué)生對機械能的記憶，從運動和力兩個方面分析物體具有能的種類和條件，為內(nèi)能概念的得出搭建好階梯。內(nèi)能情景創(chuàng)建：將教室變成一只盛有水的玻璃杯，學(xué)生和老師是組成水的水分子（如圖3所示）。引導(dǎo)學(xué)生扮演分子，用身體語言表示分子的無規(guī)則運動，用拉力器和彈力器展示分子間的作用力。對比分子和奔跑的運動員、空中的籃球、形變的蹦床的相似之處，總結(jié)得出具有“力”和“距離”這兩個功的必要因素，引出分子具有動能和勢能。分析總結(jié)內(nèi)能的概念，明確一切物體都具有內(nèi)能。學(xué)生體驗（如圖4所示），感受分子的動能和分子勢能。進而總結(jié)得出物體的內(nèi)能。通過分析討論得出一切物體都具有內(nèi)能。用角色扮演的方式進行知識的遷移，引導(dǎo)學(xué)生從宏觀到微觀，用類比的方式總結(jié)得出物體內(nèi)能的含義，符合學(xué)生認知能力水平。熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，溫度和內(nèi)能的關(guān)系1.播放海波熔化過程的視頻（如圖5所示），分析海波熔化前后吸收熱量溫度變化的情況以及熔化過程中吸熱溫度不變的情況，得出海波在吸收熱量時溫度和狀態(tài)的變化。從而得出分子動能和分子勢能是物體內(nèi)能的兩大組成部分。2.引導(dǎo)學(xué)生扮演海波分子，模擬加熱過程中，海波分子燒杯中運動變化的情況。分析：溫度和物體內(nèi)能的關(guān)系。觀看視頻、角色扮演（如圖6所示），體會分子吸熱時在熱運動劇烈程度和分子間隔之間的變化。體會海波吸熱后溫度和物態(tài)的變化本質(zhì)。本環(huán)節(jié)通過多個角色扮演實驗的現(xiàn)象和結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生感知溫度實質(zhì)上表征了物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動的劇烈程度，溫度越高，分子熱運動越劇烈，物體的內(nèi)能越大；物體的溫度升高時，它的內(nèi)能增加，溫度降低時，它的內(nèi)能減小，可以通過改變物體溫度的方法來改變物體的內(nèi)能。同時，在本環(huán)節(jié)中也強調(diào)了溫度不是物體內(nèi)能大小的唯一影響因素，當(dāng)物體狀態(tài)發(fā)生變化時，物體的內(nèi)能也會發(fā)生變化。本環(huán)節(jié)將宏觀量（溫度）和微觀機理（分子無規(guī)則運動的劇烈程度）再一次聯(lián)系在一起。激發(fā)學(xué)生的想象力，進入物體內(nèi)部分析每個分子的運動和作用力情況，從而進一步分析在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱量使內(nèi)能改變的規(guī)律。分層作業(yè)設(shè)計內(nèi)能（一）生成性作業(yè)神箭——點火升空2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心準時點火發(fā)射，約573秒后，神舟十二號載人飛船與火箭成功分離，進入預(yù)定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功1.下列關(guān)于物體內(nèi)能的說法中正確的是（）A．靜止的物體沒有動能，但有內(nèi)能B．內(nèi)能和溫度有關(guān)，所以0℃的水沒有內(nèi)能C．物體運動速度越大，內(nèi)能越大D．溫度高的物體一定比溫度低的物體內(nèi)能大2.淬火，俗稱蘸（zhàn）火，金屬和玻璃的一種熱處理工藝。把合金制品或玻璃加熱到一定溫度，隨即在含有礦物質(zhì)的水、油或空氣中急速冷卻，一般用以提高合金的硬度和強度。如圖所示是古人鍛造鐵器的過程。熾熱的工件投入冷水中，工件熱量，溫度，內(nèi)能；水熱量，溫度，內(nèi)能。這是通過方式改變內(nèi)能的。3.如圖所示，用天然氣燒水至水沸騰的情景。下列有關(guān)燒水過程的觀察和思考，正確的是（）A.天然氣燃燒時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能B.加熱過程是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能C.水沸騰時，壺口冒得“白氣”是水汽化成水蒸氣D.水沸騰時，繼續(xù)吸熱水溫不斷升高二、課后作業(yè)基礎(chǔ)題（必做）4.（多選）物理學(xué)把“物體內(nèi)所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能”，請你根據(jù)這個意思，結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是()A.同一物體溫度越高，物體內(nèi)能越大B.同一物體溫度越低，物體內(nèi)能越大C.溫度相同的同種物質(zhì)，分子個數(shù)越多，物體內(nèi)能越大D.溫度相同的同種物質(zhì)，分子個數(shù)越多，物體內(nèi)能越小5.下列圖示所列舉的事例屬于熱傳遞改變物體的內(nèi)能的是( )6.如圖所示是某物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)過程中溫度隨時間變化的圖象。下列說法正確的是(A.t4時刻物體內(nèi)能為零B.t3、t4時刻物體內(nèi)能相等C.t2時刻物體內(nèi)能比t3