2019-2020年高二物理（人教大綱版）第二冊 第十一章 分子熱運動、能力守恒 六、熱力學第二定律(第一課時).doc

《2019-2020年高二物理（人教大綱版）第二冊 第十一章 分子熱運動、能力守恒 六、熱力學第二定律(第一課時).doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年高二物理（人教大綱版）第二冊 第十一章 分子熱運動、能力守恒 六、熱力學第二定律(第一課時).doc（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高二物理（人教大綱版）第二冊 第十一章 分子熱運動、能力守恒 六、熱力學第二定律(第一課時) ●從容說課 本節(jié)是在學習了熱力學第一定律的基礎上進一步對熱力學基礎理論的學習． 熱力學第一定律對自然過程沒有任何限制，只是指出在熱力學過程中能量不會有任何增 加或損失．而熱力學第二定律則會解決哪些過程可以發(fā)生，哪些過程卻不可以發(fā)生，二者的關系要弄清． 本節(jié)采取了熱力學第二定律的兩種表述方式，其實質(zhì)是一樣的，即自然界中一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都是不可逆的． 本節(jié)的教材特點是：多角度、多方位闡述一個核心內(nèi)容；側重于規(guī)律的理解延伸應用． 結合教材的特點和地位，定位本節(jié)的教學目標如下： 1．能夠理解熱力學第二定律的不同表述及其實質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系． 2．對第二類永動機不可能制成及能量耗散有定性的認識． 3．樹立開發(fā)能源、節(jié)約能源的意識． 本節(jié)課的教學重點定位于對熱力學第二定律兩種表述的認識及物理實質(zhì)的聯(lián)系理解． 本節(jié)課的教學難點定位于對第二類永動機及其不能制成的原因的思維定勢理解上． 結合本節(jié)教材的特點，為了突出重點，突破難點，充分調(diào)動學生的主體能動性，教學中采用互動探究式及問題解決的教學方法．以學生為主體，教師在適當?shù)臅r機加以引申、拓展和點撥，使學生不僅學習到文化知識，還進一步陶冶了情操，鍛煉了能力． 本節(jié)課的教學程序如下： 設疑引入→提出問題→引出本節(jié)學習任務→學生互動探究→提出新的問題→教師點撥拓展→學生再探究→解決實際問題→小結本節(jié)內(nèi)容． ●教學目標 一、知識目標 1．了解熱傳導過程的方向性。 2．了解什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成。 3．了解熱力學第二定律的兩種不同表述，以及這兩種表述的物理實質(zhì)。 4．了解什么是能量耗散以及熱力學第三定律。 二、能力目標 理解和運用熱力學第二定律解釋和分析有關物理問題，培養(yǎng)學生通過日常生活現(xiàn)象概括物理規(guī)律的能力。 三、德育目標 1．通過第二類永動機不可能制成的教學，教育學生要有效地利用自然界提供的各種能源，必須遵循自然界的規(guī)律. 2．培養(yǎng)、提高開發(fā)能源、節(jié)約能源的意識。 ●教學重點 1．熱力學第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實質(zhì)。 2．第二類永動機及其不能制成的原因。 ●教學難點 第二類永動機及其不能制成的原因。 ●教學方法 互動探究法、問題解決法、分析歸納法 ●教學用具 投影儀、投影片、錄像帶 ●課時安排 1課時 ●教學過程 （一）學習目標 1．了解熱力學第二定律的兩種不同表述，理解其本質(zhì)體現(xiàn)。 2．應用知識解決一些實際問題。 （二）學法指導 1．結合導學提綱自主學習。 2．互動探究——互相提問，互相解答。 3．教師點撥，師生互動釋疑 4．應用知識解決實際問題。 [學習目標完成過程] 二、新課教學 一、導入新課 [錄像]地球上大部分都是海洋的的景象，說明海水的總量非常巨大。 [設疑]若已知地球上海水的總質(zhì)量為1.4108t，當海水的溫度降低0.1℃時，放出多少J的熱量？ 又假設某個核電站的功率為100萬kW，則這些熱量相當于多少個這樣的電站一年的發(fā)電量？ [學生結合已有知識解答] Q=cm△t=5.81023 J n==1800萬（個）→海水能量巨大 [引入]既然海水能放出這么多的能量！為什么人們現(xiàn)在不去研究利用呢？是技術的因素還是其他？這節(jié)課我們就來回答這個問題.因為它涉及到了物理學的一個基本定律. [板書]熱力學第二定律 二、新課教學 (一)熱力學第二定律 [投影]導學提綱 [結合導學提綱進行自主學習] [探究活動] 1．同學互助討論，提出自己的理解疑點． 2．就各自的問題交換看法，互動探究． 3．教師點撥小結． 附：學生可能提出的問題： 1．“自發(fā)地”意思是什么? 2．何為之方向性? [教師學生互動歸納] 1．熱傳導的方向性：兩個溫度不同的物體互相接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，從而使高溫物體溫度降低(內(nèi)能減少)，低溫物體溫度升高(內(nèi)能增加)． 所謂的“自發(fā)地”指的是沒有任何的外界影響或者幫助． 熱量不能從低溫物體自發(fā)地傳給高溫物體，除非有外界的幫助．例如電冰箱只有在消耗電能的條件下才會使低溫物體的熱量傳到高溫物體． 綜上所述，推出熱力學第二定律的第一種表述：不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體， 而不引起其他變化． 2．機械能、內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性： ①投影實例分析 一物體以一定的初速度在粗糙的水平面上行駛，最終停下來，則在此過程中a．能量是否守恒?b．減少的機械能轉(zhuǎn)化成什么能?c．轉(zhuǎn)化過程是全部轉(zhuǎn)化嗎? [學生探究匯報結果] 機械能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能(守恒) ②熱機工作的情況 [錄像]熱機工作模擬流程 [結合錄像教師介紹] 熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置． 內(nèi)燃機的原理：假設氣缸中的氣體得到燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量Q1，推動活塞做功W，然后排出廢氣，同時把熱量Q2散發(fā)到大氣中，由能量守恒知Ql=W+Q2．在這兒把熱機做的功和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機的效率η.那么η=，又因為Ql=W+Q2>W，所以η<100%．這就是熱機的特點． 由熱機效率即可推出：內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能(而不引起其他變化)，這也是熱力學第二定律的第二種表述： 不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化． 3．兩種表述的實質(zhì)是相同的：揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性(或不可逆性)． (二)第二類永動機為什么不能制成 [投影]導學提綱 1．第二類永動機的“創(chuàng)意”． 2．第二類永動機的結果、說明的問題． [學生自主學習] [抽查代表歸納] [教師點撥小結] 1．第二類永動機是這樣一種熱機，它沒有冷凝器，只有單一的熱源，它從這一單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功，而不引起其他的變化，即它的效率η要達到100%． 2．第二類永動機全部歸于失敗，說明內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能． 3．熱力學第二定律的第二種表述還可為：第二類永動機是不可能制成的． (三)熱力學第二定律的深入理解 [設計思路] 這一部分內(nèi)容雖不難但較抽象，所以特意設計這樣一個環(huán)節(jié)，留出一定時間讓同學去深入消化理解，同時借助實驗讓大家進一步直觀體會． [探究活動] 1．用自己的話來概括熱力學第二定律． 2．理解下面的關鍵詞：方向性、自發(fā)地． [實驗] 1．教師介紹裝置． 如圖所示的連通容器，A中裝有紅棕色N02氣體，B是空氣打開閥門K，觀察發(fā)生的現(xiàn)象． 2．學生實驗． 3．分析思考： A、B中的氣體是否會自發(fā)地分開呢? [學生探究歸納] a．現(xiàn)象：擴散導致最后兩個容器都變成淡紅棕色． b．A、B中的氣體不能自發(fā)地分開，要借助化學的或物理的方法來進行． [教師點撥] 上述實驗說明熱學中的擴散現(xiàn)象具有方向性，也進一步反映了熱力學第二定律的規(guī)律． (四)能量耗散 [設計思路] 同學們自主學習，類比上面實驗分析，然后抽查展示． [強調(diào)]能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性． (五)熱力學第一定律和第二定律的關系 [探究活動1] 學生分組討論歸納． [探究活動2] 各組交換歸納結果，互動探究． [抽查點撥總結] 1．熱力學第一定律只指出了η不大于100%，而第二定律指出的是η不等于100%，說明功可以全部變?yōu)闊?，而熱量不能通過循環(huán)全部變?yōu)楣Γ礄C械能和內(nèi)能是有區(qū)別的． 2．第一定律指出了熱功等效和轉(zhuǎn)換關系，指出任何過程能量必須守恒． 第二定律指出的是：并非所有能量守恒過程都能實現(xiàn)，低溫熱源的熱量就不能自發(fā)地傳向 高溫熱源，揭示了過程進行的方向和條件． 3．第一定律沒有溫度的概念，第二定律中有了溫度的概念，提出了在高溫熱源和低溫熱源的問題，提出了不同溫差下，相同的熱量效果是不一樣的，有必要加以區(qū)分． 4．熱力學第一定律和熱力學第二定律都是自然界中各自獨立的定律，熱力學第二定律是第一定律的補充． (六)拓展應用 1．熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散現(xiàn)象，所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把流散的能量重新加以利用．下列關于能量耗散的說法中正確的是( ) A．能量耗散說明能量不守恒 B．能量耗散不符合熱力學第二定律 C．能量耗散過程中能量仍守恒，只是能量的轉(zhuǎn)化有方向性 D．待科技發(fā)達到一定程度，可消除能量耗散現(xiàn)象，實現(xiàn)第二類永動機 [參考答案]C 2．思考題： ①方向性指的是什么? ②各種表述的實質(zhì)相同嗎? ③熱力學絕對零度為什么不可達到? 三、小結 1．同學們自己列出小結提綱． 2．大家自己歸納本節(jié)課的重點． 3．對照學習目標檢查自己是否完成本節(jié)學習任務． 4．教師抽查，了解大家本節(jié)課的學習實際情況． 四、作業(yè) 1．課本練習六3、4． 2．復習本節(jié)內(nèi)容． 3．預習下節(jié)內(nèi)容． 4．總結熱力學三大定律，融會貫通知識點(溫故而知新)． 五、板書設計 熱力學第三定律：熱力學零度不可達到 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 l．“熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能比低溫物體傳到高溫物體”這一說法是否正確?為什么? 2．將物體A與B相接觸，發(fā)現(xiàn)A放出熱量B吸收熱量，則下述說法中正確的是( ) A．A的溫度一定比B的溫度高 B．A的內(nèi)能一定比B的內(nèi)能大 C．A的熱量一定比B的熱量多 D．A的比熱一定比B的比熱大 [參考答案] 1．這一說法不正確，熱力學第二定律只是說熱量不能“自發(fā)地”從低溫物體傳向高溫物體，略去了“自發(fā)地”，通過外力做功是可以把低溫物體的熱量傳到高溫物體的．例如電冰箱的工作——制冷作用． 2．A