2016秋浙教版九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)教學(xué)設(shè)計(jì)：第三章第5節(jié)　物體的內(nèi)能

2016秋浙教版九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)教學(xué)設(shè)計(jì)：第三章第5節(jié)物體的內(nèi)能授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：2016秋浙教版九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)第三章第5節(jié)“物體的內(nèi)能”，包括內(nèi)能的概念、內(nèi)能的傳遞方式、內(nèi)能的轉(zhuǎn)化等。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與學(xué)生在初中階段所學(xué)的熱學(xué)知識(shí)緊密相關(guān)，如熱量、溫度等概念，有助于學(xué)生更好地理解內(nèi)能的本質(zhì)及其在生活中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維探究物理現(xiàn)象的能力，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等方式理解內(nèi)能的概念和內(nèi)能的傳遞。

2.提升學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到內(nèi)能在科技發(fā)展和社會(huì)生活中的重要性。

3.強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)探究精神，通過(guò)合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的科學(xué)探究素養(yǎng)。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在進(jìn)入九年級(jí)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的物理知識(shí)，包括力的概念、運(yùn)動(dòng)和靜止、簡(jiǎn)單機(jī)械、浮力、壓強(qiáng)等。這些知識(shí)為學(xué)習(xí)“物體的內(nèi)能”奠定了基礎(chǔ)，學(xué)生能夠理解能量轉(zhuǎn)換的基本原理。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：九年級(jí)的學(xué)生對(duì)物理學(xué)科通常保持著一定的興趣，尤其對(duì)于生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，如溫度變化、物態(tài)變化等。他們的學(xué)習(xí)能力逐漸成熟，能夠通過(guò)閱讀、實(shí)驗(yàn)和討論來(lái)吸收新知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，一部分學(xué)生偏好直觀的實(shí)驗(yàn)操作和觀察，另一部分學(xué)生則更傾向于通過(guò)理論分析和數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)理解物理概念。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生對(duì)“物體的內(nèi)能”這一概念可能感到抽象和難以理解，因?yàn)樗婕拔⒂^粒子層面的能量變化。此外，學(xué)生在處理與熱傳導(dǎo)、熱傳遞有關(guān)的問(wèn)題時(shí)，可能難以建立能量轉(zhuǎn)換和傳遞的具體模型。此外，由于內(nèi)能的計(jì)算涉及到熱力學(xué)原理，學(xué)生可能對(duì)公式的推導(dǎo)和應(yīng)用感到困惑。因此，教學(xué)中需要通過(guò)實(shí)際案例和生動(dòng)演示來(lái)幫助學(xué)生克服這些困難。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有2016秋浙教版九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)教材，特別是第三章第5節(jié)“物體的內(nèi)能”的相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與內(nèi)能相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，如物態(tài)變化過(guò)程、熱傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)演示等，以增強(qiáng)直觀教學(xué)效果。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備溫度計(jì)、熱源、不同材質(zhì)的物體等實(shí)驗(yàn)器材，確保實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和學(xué)生的安全操作。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，確保每個(gè)小組有足夠的空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和討論，同時(shí)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，方便學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：教師以生活中常見(jiàn)的物態(tài)變化現(xiàn)象為切入點(diǎn)，如冬天冰凍的湖面、夏天吹風(fēng)扇降溫等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象背后的能量轉(zhuǎn)換。教師提問(wèn)：“這些現(xiàn)象中，能量是如何轉(zhuǎn)換的？我們?nèi)绾卫斫膺@種能量？”通過(guò)這樣的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引出本節(jié)課的主題“物體的內(nèi)能”。

2.新課講授

（1）內(nèi)能的概念

詳細(xì)內(nèi)容：教師介紹內(nèi)能的定義，即物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間相互作用的勢(shì)能的總和。通過(guò)展示分子模型圖，幫助學(xué)生理解內(nèi)能的微觀本質(zhì)。

（2）內(nèi)能的傳遞方式

詳細(xì)內(nèi)容：教師講解內(nèi)能的傳遞方式，包括熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。通過(guò)實(shí)際案例，如熱水袋取暖、空調(diào)制冷等，讓學(xué)生了解這三種傳遞方式在日常生活中的應(yīng)用。

（3）內(nèi)能的轉(zhuǎn)化

詳細(xì)內(nèi)容：教師講解內(nèi)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化，如機(jī)械能、電能等。通過(guò)展示不同能量轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)，如摩擦生熱、發(fā)電機(jī)發(fā)電等，讓學(xué)生直觀地感受能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

3.實(shí)踐活動(dòng)

（1）小組實(shí)驗(yàn)

詳細(xì)內(nèi)容：將學(xué)生分成小組，每組進(jìn)行一個(gè)與內(nèi)能相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如測(cè)量不同材質(zhì)物體的比熱容、觀察物態(tài)變化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)內(nèi)能的相關(guān)知識(shí)。

（2）案例分析

詳細(xì)內(nèi)容：教師選取與內(nèi)能相關(guān)的實(shí)際案例，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、太陽(yáng)能熱水器等，讓學(xué)生分析這些案例中內(nèi)能的傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程。

（3）課堂競(jìng)賽

詳細(xì)內(nèi)容：組織一個(gè)關(guān)于內(nèi)能的知識(shí)競(jìng)賽，讓學(xué)生在游戲中鞏固所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣。

4.學(xué)生小組討論

（1）討論內(nèi)容：物態(tài)變化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換

舉例回答：在物態(tài)變化過(guò)程中，如冰融化成水，能量從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，內(nèi)能增加。

（2）討論內(nèi)容：內(nèi)能的傳遞方式及其應(yīng)用

舉例回答：熱傳導(dǎo)是通過(guò)物體內(nèi)部粒子振動(dòng)傳遞能量，如熱水袋取暖；對(duì)流是通過(guò)流體流動(dòng)傳遞能量，如空調(diào)制冷；輻射是通過(guò)電磁波傳遞能量，如太陽(yáng)輻射。

（3）討論內(nèi)容：內(nèi)能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化

舉例回答：摩擦生熱將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：教師對(duì)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)內(nèi)能的概念、傳遞方式、轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)提問(wèn)和解答，檢查學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握程度。最后，鼓勵(lì)學(xué)生在生活中關(guān)注內(nèi)能的應(yīng)用，提高科學(xué)素養(yǎng)。

用時(shí)：45分鐘拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

（1）閱讀材料一：《物態(tài)變化與能量轉(zhuǎn)換》

內(nèi)容摘要：本文介紹了物態(tài)變化的基本類型及其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，包括固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化。文章詳細(xì)解釋了能量轉(zhuǎn)換的原理，并結(jié)合實(shí)際案例，如太陽(yáng)能電池板的工作原理，闡述了能量轉(zhuǎn)換在能源利用中的重要性。

（2）閱讀材料二：《內(nèi)能在生活中的應(yīng)用》

內(nèi)容摘要：本文從日常生活出發(fā)，列舉了內(nèi)能在各種設(shè)備和現(xiàn)象中的應(yīng)用，如汽車的引擎工作原理、電冰箱的制冷機(jī)制、人體內(nèi)的生物化學(xué)過(guò)程等。通過(guò)這些實(shí)例，展示了內(nèi)能在科技發(fā)展和社會(huì)生活中的廣泛影響。

（3）閱讀材料三：《熱力學(xué)第一定律》

內(nèi)容摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了熱力學(xué)第一定律，即能量守恒定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用。文章解釋了熱力學(xué)第一定律的基本原理，并舉例說(shuō)明了其在實(shí)際中的應(yīng)用，如熱機(jī)的工作原理。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究

（1）學(xué)生可以嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，探究不同物質(zhì)的比熱容對(duì)溫度變化的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以加深對(duì)內(nèi)能和比熱容概念的理解。

（2）學(xué)生可以查找關(guān)于太陽(yáng)能熱水器的資料，了解其工作原理和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。通過(guò)自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到內(nèi)能在可再生能源利用中的重要性。

（3）學(xué)生可以研究熱力學(xué)第二定律，探討其與能量轉(zhuǎn)換和效率的關(guān)系。通過(guò)深入研究，學(xué)生可以理解能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中不可逆性和熵的概念。

3.實(shí)用性強(qiáng)的拓展活動(dòng)

（1）組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析現(xiàn)代交通工具（如電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車）的內(nèi)能利用和能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。

（2）鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)能家居方案，利用內(nèi)能的原理減少家庭能源消耗，如使用隔熱材料、合理布置家居電器等。

（3）學(xué)生可以參與社區(qū)或?qū)W校的節(jié)能宣傳活動(dòng)，向他人普及內(nèi)能和能量轉(zhuǎn)換的知識(shí)，提高公眾的節(jié)能意識(shí)。典型例題講解1.例題一：

一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的物體，從高度為5m的平臺(tái)上自由落下，不計(jì)空氣阻力。求物體落地時(shí)具有的動(dòng)能。

解答：

首先，根據(jù)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的原理，我們可以使用公式：E_p=mgh，其中E_p是重力勢(shì)能，m是物體的質(zhì)量，g是重力加速度，h是物體的高度。

計(jì)算重力勢(shì)能：E_p=0.5kg×9.8m/s2×5m=24.5J

由于不計(jì)空氣阻力，物體的機(jī)械能守恒，因此重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。動(dòng)能的計(jì)算公式為：E_k=1/2mv2，其中E_k是動(dòng)能，v是物體的速度。

我們可以通過(guò)重力勢(shì)能和動(dòng)能的關(guān)系來(lái)求解速度v：

E_p=E_k

24.5J=1/2×0.5kg×v2

v2=49m2/s2

v=√49m2/s2

v=7m/s

因此，物體落地時(shí)具有的動(dòng)能為24.5J。

2.例題二：

一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，在水平面上受到一個(gè)大小為10N的摩擦力，物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。求物體的加速度。

解答：

由于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度為0。根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)=ma，其中F是作用在物體上的合外力，m是物體的質(zhì)量，a是物體的加速度。

由于物體在水平方向上受到的合外力只有摩擦力，所以合外力F等于摩擦力f。因此：

F=f=10N

m=2kg

a=F/m=10N/2kg=5m/s2

答案：物體的加速度為5m/s2。

3.例題三：

一個(gè)質(zhì)量為0.1kg的物體，從高度為2m的平臺(tái)上自由落下，與地面碰撞后彈起，反彈高度為1m。求物體在碰撞前后的動(dòng)量變化。

解答：

首先，計(jì)算物體碰撞前的動(dòng)量p1。由于物體自由落下，其速度v1可以通過(guò)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的公式來(lái)計(jì)算：

E_p=mgh

E_k=1/2mv2

E_p=E_k

mgh=1/2mv2

v2=2gh

v=√(2gh)

v=√(2×9.8m/s2×2m)

v=√(39.2m2/s2)

v=6.26m/s

動(dòng)量p1的計(jì)算公式為：p1=mv

p1=0.1kg×6.26m/s

p1=0.626kg·m/s

接著，計(jì)算物體碰撞后的動(dòng)量p2。由于物體反彈高度為1m，我們可以使用同樣的方法計(jì)算反彈速度v2：

v2=2gh

v2=2×9.8m/s2×1m

v2=19.6m2/s2

v=√19.6m2/s2

v=4.43m/s

動(dòng)量p2的計(jì)算公式為：p2=mv

p2=0.1kg×4.43m/s

p2=0.443kg·m/s

動(dòng)量變化Δp=p2-p1

Δp=0.443kg·m/s-0.626kg·m/s

Δp=-0.183kg·m/s

答案：物體在碰撞前后的動(dòng)量變化為-0.183kg·m/s。

4.例題四：

一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體，受到一個(gè)大小為5N的水平拉力，物體在水平面上移動(dòng)了2m。求物體所受的摩擦力。

解答：

根據(jù)功的定義，功W等于力F乘以位移s：

W=Fs

由于物體在水平面上移動(dòng)，功W等于物體動(dòng)能的增加。動(dòng)能的計(jì)算公式為：

E_k=1/2mv2

我們可以通過(guò)功和動(dòng)能的關(guān)系來(lái)求解物體的速度v：

Fs=1/2mv2

5N×2m=1/2×3kg×v2

10J=1.5kg×v2

v2=10J/1.5kg

v2=6.67m2/s2

v=√6.67m2/s2

v=2.58m/s

由于物體在水平面上移動(dòng)，摩擦力f等于拉力F減去物體所受的其他力（如重力）。由于物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力F等于摩擦力f：

f=F=5N

答案：物體所受的摩擦力為5N。

5.例題五：

一個(gè)質(zhì)量為4kg的物體，從靜止開始沿著一個(gè)斜面下滑，斜面的長(zhǎng)度為5m，斜面與水平面的夾角為30°。不計(jì)摩擦力，求物體滑到斜面底部時(shí)的速度。

解答：

首先，計(jì)算物體在斜面上受到的重力分量。由于斜面與水平面的夾角為30°，重力分量F_g=mg*sin(30°)：

F_g=4kg×9.8m/s2*sin(30°)

F_g=4kg×9.8m/s2*0.5

F_g=19.6N

由于不計(jì)摩擦力，物體的機(jī)械能守恒，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。動(dòng)能的計(jì)算公式為：

E_k=1/2mv2

我們可以通過(guò)重力勢(shì)能和動(dòng)能的關(guān)系來(lái)求解速度v：

mgh=1/2mv2

mg*sin(30°)*l=1/2mv2

4kg×9.8m/s2×0.5×5m=1/2×4kg×v2

98J=2kg×v2

v2=98J/2kg

v2=49m2/s2

v=√49m2/s2

v=7m/s

答案：物體滑到斜面底部時(shí)的速度為7m/s。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

在課堂上，學(xué)生的積極參與和互動(dòng)表現(xiàn)良好。大部分學(xué)生能夠認(rèn)真聽(tīng)講，積極回答問(wèn)題，對(duì)于內(nèi)能的概念和傳遞方式有了一定的理解。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中表現(xiàn)出了良好的安全意識(shí)和合作精神，能夠按照實(shí)驗(yàn)步驟正確進(jìn)行操作。

2.小組討論成果展示：

小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生能夠圍繞物態(tài)變化、能量轉(zhuǎn)換等主題進(jìn)行深入討論。在展示成果時(shí)，各小組能夠清晰、有條理地闡述自己的觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，展現(xiàn)出良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。

3.隨堂測(cè)試：

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

鼓勵(lì)學(xué)生在課后進(jìn)行自評(píng)與互評(píng)，以促進(jìn)自我反思和同伴學(xué)習(xí)。學(xué)生可以針對(duì)自己在課堂上的表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作、討論參與等方面進(jìn)行自我評(píng)