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第五章 5.3 内能。
执教：上海市天山初级中学王玉钊。
一、教学任务分析。
本节内容是在热现象的基础上，建立内能概念的。在热现象、热传递、做功的基础上，研究物体内能的变化，找到改变物体内能的两种方式，并从效果、能的形式的变化与否上区别改变物体内能两种方式的异同。
本节所需知识涵盖了热、功、能、力等部分，要求学生具备一定的观察、实验、分析、综合、类比、归纳、演绎、表达能力和操作技巧等能力，在学习和研究的过程中，要求具有合作、协调的团队精神。因此，对学生的综合素质要求较高。通过本节的学习，学生在获得知识的同时，充分体会科学方法、团队精神在科学**过程中的重要作用，体验**过程和应用物理知识过程中的乐趣和成就感，并渗透内容与形式的联系、一果多因的多样性联系等辩证观点。
本节通过对生活情景的质疑激发学生学习兴趣，然后通过对生活实例、自主实验的分析讨论引进热运动的概念，通过类比建立内能的概念，通过归纳得出改变物体内能的两种方式。使学生充分感受已学知识和科学方法在研究新问题中的应用。然后学生又运用改变内能的两种方式来解释生活中的一些热现象，感受生活与物理的密切联系。
本节要求学生主动学习，在动手实验、概念形成和发现规律的过程中，感受到透过现象看本质的思维方法，感悟观察、实验、推理、尤其是“理想实验”对形成概念和发现规律的重要作用。
二、教学目标。
1、知识与技能。
1）知道内能的含义。
2）知道物体的内能与温度等因素有关。
3）知道改变物体内能的两种方式。
2、过程与方法。
通过观察与实验，关注改变内能的两种方式，感受比较、归纳、综合的科学方法。
3、情感、态度与价值观。
1）在**改变物体内能方式的实验中，提高团队合作意识，激发**热情；
2）通过运用物理知识解释实际生活中的一些物理现象，激发自身的成就感。
三、教学重点和难点。
重点：改变内能的两种方式。
难点：做功可以改变物体的内能。
四、教学资源。
1、学生实验器材（每四人一套）：铁丝、气球、充气筒、酒精灯、火柴、锤、砂纸等。
2、演示实验器材：可固定的薄铜筒、拉绳、软木塞、乙醚、压缩发火仪、硝化棉等。
3、自制模拟演示ppt幻灯片、分子扩散实验和开香槟酒的录像片段等。
五、教学设计思路。
本设计的内容包括内能、改变物体内能的方式等两部分内容。
本设计的基本思路是：以实例、实验为基础，运用多**手段，通过设问、讨论、比较等方法，师生互动，引入热运动的概念。然后引导学生通过类比，建立内能的概念。
再根据实验现象中分子热运动剧烈程度跟温度的关系的事实，得出物体的内能跟温度的（不可逆）关系。通过创设新的情景、提出新的问题，引导学生认识同一物体的内能会发生变化，继而转入**如何改变物体的内能。
本设计要突出的重点之一是：内能的概念。方法是：类比物体具有动能、势能、机械能，得出物体内能的概念。
本设计要突出的另一个重点是：改变内能的两种方式。方法是：以实验为基础，通过讨论、归纳得出热传递和做功都能改变物体的内能的结论。
本设计要突破的难点是：做功可以改变物体的内能。方法是：通过实验，揭示做功与改变物体温度之间的关系，经过分析推理得出做功可以改变物体内能的结论。
本设计通过对生活情景的质疑激发学生学习的兴趣，自发对生活实例进行思考，从而能进行自主的实验研究。通过引导学生对分子扩散现象的思考、讨论，引进热运动的概念；通过类比建立内能的概念；通过自主活动，讨论、归纳得出改变物体内能的两种方式，并引导学生思考两种方式在改变内能上的本质区别。最后要求学生运用改变内能的两种方式来解释生活中的一些热现象，感受生活与物理的密切联系。
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、教学流程图说明。
情景ⅰ 实例、录像片段1
列举生活中内能改变的实例和**庆功会上开香槟酒的录像片段，设置疑问，激发学习的兴趣。
情景ⅱ 录像片段2
多**演示分子扩散实验，复习分子运动和温度的关系，引入热运动的概念。
活动ⅰ 讨论。
通过讨论物体温度升高时，物体内分子热运动加剧，说明分子动能增大、内能增大，从而得出内能与温度的关系，并且注意到这种关系的不可逆性。
活动ⅱ 学生实验1
**使一段铁丝内能增加的方式，通过对实施过程的总结，归纳得出改变物体内能的两种方式：做功和热传递。
活动ⅲ 学生实验2
给一个气球充气，然后迅速放气，感觉它的温度的变化，并对实验1和实验2 进行思考、讨论交流，得出：外界对物体做功，内能增加；物体对外界做功，内能减少。
活动ⅳ 讨论。
通过分析、比较，得出虽然两种方式在改变物体内能上是等效性的，但是在本质上又有区别，热传递的方式是使内能发生转移，而做功的方式是能的形式发生了转化。但是，能量总是守恒的。
活动ⅴ 应用。
解释现象。3、教学的主要环节本设计可分为三个主要的教学环节。
第一环节，通过实验演示，引入热运动的概念。
第二环节，通过类比，建立内能的概念。
第三环节，通过实例和实验，讨论分析改变物体内能的方式。
七、教案示例。
一） 引入。
1、实例、录像片段1
1）举例：把子弹射入木桩，最终子弹静止于木桩中。提出问题：子弹的动能哪儿去了？
2）**庆功会上开香槟酒的录像片段。提出问题：剧烈摇晃过的香槟酒为什么会猛地把瓶塞冲出很远？
二） 新课。
2、热运动。
1）录像片段2
**分子扩散实验的录像。
2）问题。从扩散实验中，我们可以得到什么结论？
3）小组讨论交流、归纳。
小组选代表发言、补充。
结论：分子永不停息地做无规则运动；温度越高，分子运动越剧烈，即分子运动速度越大。
4）教师引导引入热运动的概念。
物体内部分子数量很大，宏观上只研究单个分子的运动情况没有实际价值。对于物体内大量分子的这种与温度有关的无规则运动，我们把它称之为热运动。
3、内能。1）问题。
宏观上，物体因为运动而具有动能，因为处于高处而具有势能，那么在微观上，物体内每个分子都有什么形式的能呢？
分子因为热运动而具有的动能叫分子动能，由于分子之间的相互作用而具有的势能叫做分子势能。物体内有大量的分子，宏观上只研究一个分子的能量没有实际价值，我们类比机械能用一个新的物理量来表示所有分子的能量。
物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做内能。内能也是能的一种形式。一切物体都具有内能。
2）讨论。讨论：物体的内能大小与什么有关呢？
结论：内能与温度有关：温度升高，内能增加；温度降低，内能减少。热量是内能改变的量度。
4、改变物体内能的方式。
1）学生实验1
**使一段铁丝内能增加的方法（三种以上）（除铁丝外，其它器材自选），并进行交流、分析、分类、归纳。
结论：改变内能有两种方式——热传递和做功。
2）学生实验2
给一个气球充气，然后迅速放气，摸一摸，感觉是否凉一些？为什么？
结论：对物体做功，内能增加；物体对外做功，内能减少。
3）讨论。热传递和做功都能改变物体的内能，两种方式有什么异同？
提示：从效果上比较；从增加内能的**上比较）
结论：相同点——都能改变物体的内能（等效）。
不同点——热传递方式是内能转移；做功是能的形式发生转化。
三）应用。5、知识应用。
1）演示实验。
用力快速压下压缩发火仪的手柄，观察现象、讨论并解释。
利用课件重放实验现象，并以凡尔纳的《神秘岛》中的情景为例，介绍学习科学知识的意义，结合我国的四大发明进行爱国主义教育。）
2）演示实验。
用绳子在固定的铜管（内装乙醚）上绕一圈，拉动绳子，观察现象并解释。
3）用能的观点解释开香槟和子弹打入木桩的实例。
4）以神舟三号飞船为例，介绍内能的重要应用，鼓励学生为祖国的现代化建设努力学习，为国争光，激发爱国热情。
如何突破做功可以改变物体内能这一难点？
通过热传递可以改变物体的内能，在教学过程中学生易于接受，而对做功可以改变物体的内能，学生在接受上有一定的难度，教学过程中设计一些活动，给定一些物体，例如：温度计、铁丝、气球等物体，要求学生利用做功的方法来改变物体的内能；可以把温度计放在塑料泡沫上摩擦，通过做功来改变温度计的内能等，通过活动体验做功也可以改变物体的内能。
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