2019-2020年高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案7 新人教版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案7 新人教版選修3-3 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性. 2.了解什么是第二類永動(dòng)機(jī),為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成. 3.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述,以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì). 4.了解什么是能量耗散. 二、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)日常生活現(xiàn)象概括物理規(guī)律的能力. 三、德育目標(biāo) 通過(guò)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的教學(xué),教育學(xué)生要有效地利用自然界提供的的各種能源,必須遵循自然界的規(guī)律. 教學(xué)重點(diǎn) 1.熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述,以及兩種表述的物理實(shí)質(zhì). 2.第二類永動(dòng)機(jī)及其不能制成的原因. 教學(xué)難點(diǎn) 第二類永動(dòng)機(jī)及其不能制成的原因 教學(xué)方法 閱讀法、分析歸納法、講練法 教學(xué)用具 投影儀、投影片、錄像帶 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 [投影]本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性 2.了解什么是第二類永動(dòng)機(jī);為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成 3.了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述,以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì) 4.了解什么是能量耗散 學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程 一、引入 [投影]地球上海水的總質(zhì)量約為1.41018 t,當(dāng)海水的溫度降低0.1 ℃,放出多少焦的熱量? 假設(shè)每個(gè)核電站的功率為100萬(wàn)千瓦,則這些熱量相當(dāng)于多少個(gè)這樣的電站一年的發(fā)電量? [學(xué)生解答] 得到:這些海水的溫度降低0.1 ℃,能放出5.81023 J的熱量,這相當(dāng)于 1800萬(wàn)個(gè)功率為100 萬(wàn)千瓦的核電站一年的發(fā)電量. [教師]既然海水能放出這么多的能量,為什么人們不去研究這種新能源呢?原來(lái)這樣做是不可能的,這涉及到物理學(xué)的一個(gè)基本定律,這就是本節(jié)要學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第二定律. 二、新課教學(xué) (一)熱傳導(dǎo)的方向性 [問(wèn)]兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸時(shí),將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象? [學(xué)生]兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸時(shí),熱量將從高溫物體傳給低溫物體,使高溫物體溫度降低,低溫物體溫度升高. [教師]上述過(guò)程中熱量是自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體的,我們所說(shuō)的“自發(fā)地”指的是沒(méi)有任何的外界影響或者幫助. [問(wèn)]那么,同學(xué)們見過(guò)熱量從低溫物體傳給高溫物體的實(shí)例嗎? [學(xué)生]電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體 [教師]電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體,在該過(guò)程中電冰箱要消耗電能,一旦切斷電源,電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了,相反,外界的熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱,使其溫度逐漸升高. [總結(jié)]熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有方向性的,這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行,但是向相反方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行,要實(shí)現(xiàn)相反方向的過(guò)程.必須借助外界的幫助.因而要產(chǎn)生其他影響或引起其他變化. (二)第二類永動(dòng)機(jī) [問(wèn)]一個(gè)在水平地面上運(yùn)動(dòng)的物體,撤去外力作用后,為什么會(huì)停下來(lái)? 在這個(gè)過(guò)程中,能量是如何轉(zhuǎn)化的? [學(xué)生]在水平地面上運(yùn)動(dòng)的物體,撤去外力后,由于克服摩擦力做功,所以最后會(huì)停下來(lái); 在上述過(guò)程中,物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. [教師]現(xiàn)在,我們假想:發(fā)明一種熱機(jī),用它把物體與地面摩擦所生的熱量都吸收過(guò)來(lái),并用來(lái)對(duì)物體做功,將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,使因摩擦停止運(yùn)動(dòng)的物體在地面上重新運(yùn)動(dòng)起來(lái),而不引起其他變化,這是否可能? [學(xué)生閱讀課文,分組討論] [學(xué)生匯報(bào)討論結(jié)果] [教師總結(jié)]通過(guò)同學(xué)們的分析,我們得到:實(shí)際上,熱機(jī)不能把它得到的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,因?yàn)闊釞C(jī)必須有熱源和冷凝器,熱機(jī)工作時(shí),總要向冷凝器放熱,不可避免地要由工作物質(zhì)帶走一部分熱量Q,即使是理想熱機(jī),沒(méi)有摩擦,也沒(méi)有漏氣等能量損失,它也不可能把吸收的熱量百分之百地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,總要有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中. [放映熱機(jī)工作的錄像資料,加深學(xué)生的理解] [教師]人們把這種從單一熱源吸收的熱量,可以全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)叫第二類永動(dòng)機(jī). 第二類永動(dòng)機(jī)雖不違背守恒定律,但是也失敗了. 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,表示機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性,也就是說(shuō)機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時(shí)不引起其他變化. (三)熱力學(xué)第二定律 [演示]如圖所示的連通容器,A中裝有紅棕色NO2氣體,B是真空,打開閥門K,觀察發(fā)生的現(xiàn)象. [現(xiàn)象]我們看到A中的氣體自發(fā)地向容器B中膨脹,最后兩個(gè)容器都充滿氣體 [問(wèn)]A、B中的氣體是否會(huì)自發(fā)地分開呢? [學(xué)生]不會(huì)自發(fā)地分開 [教師]上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明熱學(xué)中的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性,我們把類似的具有方向性的現(xiàn)象進(jìn)行概括,就得到了熱力學(xué)第二定律. [學(xué)生閱讀課文,并解答思考題] [投影] 1.熱力學(xué)第二定律常見的兩種表述方式是什么? 2.熱力學(xué)第二定律對(duì)我們認(rèn)識(shí)自然、利用自然有什么重要意義? 3.什么是能量耗散?能量耗散反映了什么問(wèn)題? [學(xué)生回答] 1.熱力學(xué)第二定律的兩種常見表述是: 第一種表述: 不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體.而不引起其他變化. 第二種表述: 不可能從單一熱源吸熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他變化. 2.熱力學(xué)第二定律揭示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性,即自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性 3我們沒(méi)有辦法把流散的能量重新收集起來(lái)加以利用,這種現(xiàn)象叫能量耗散,能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性. [強(qiáng)化訓(xùn)練] 討論:熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的關(guān)系. 參考解答 熱力學(xué)第一定律和第二定律都自然界中獨(dú)立的定律,熱力學(xué)第二定律是第一定律的補(bǔ)充. 1.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(shuō)明功可以全部變?yōu)闊?,而熱量不能通過(guò)一循環(huán)全部變?yōu)楣Γ礄C(jī)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(guān)系,指出任何過(guò)程能量必須守恒 第二定律指出的是:并非所有能量守恒過(guò)程都能實(shí)現(xiàn),低溫?zé)嵩吹臒崃烤筒荒茏詣?dòng)地傳向高溫?zé)嵩?,揭示了過(guò)程進(jìn)行的方向和條件. 3.第一定律沒(méi)有溫度的概念,第二定律中有了溫度的概念,提出了在高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g的問(wèn)題,提出了不同溫度差下,相同的熱量效果是不一樣的,有必要加以區(qū)分. 三、小結(jié) 用投影片出示下列小結(jié)思考題 1.什么是熱傳導(dǎo)的方向性? 2.機(jī)械能和內(nèi)能之間相互轉(zhuǎn)化的方向性指的是什么? 3.什么是第二類永動(dòng)機(jī)?為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成? 4.熱力學(xué)第二定律的兩種表述方式是什么? 該定律的實(shí)質(zhì)是什么? 5. 什么是能量耗散? [學(xué)生解答上述思考題,對(duì)本節(jié)小結(jié)] 四、作業(yè) 1.閱讀本節(jié)課文 2.收集有關(guān)能源的資料 五、板書設(shè)計(jì)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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