2019-2020年高二物理（人教大綱版）第二冊(cè) 第十一章 分子熱運(yùn)動(dòng)、能力守恒 六、熱力學(xué)第二定律(第一課時(shí))從容說(shuō)課本節(jié)是在學(xué)習(xí)了熱力學(xué)第一定律的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)熱力學(xué)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí) 熱力學(xué)第一定律對(duì)自然過(guò)程沒(méi)有任何限制，只是指出在熱力學(xué)過(guò)程中能量不會(huì)有任何增加或損失而熱力學(xué)第二定律則會(huì)解決哪些過(guò)程可以發(fā)生，哪些過(guò)程卻不可以發(fā)生，二者的關(guān)系要弄清 本節(jié)采取了熱力學(xué)第二定律的兩種表述方式，其實(shí)質(zhì)是一樣的，即自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都是不可逆的 本節(jié)的教材特點(diǎn)是：多角度、多方位闡述一個(gè)核心內(nèi)容；側(cè)重于規(guī)律的理解延伸應(yīng)用 結(jié)合教材的特點(diǎn)和地位，定位本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)如下： 1能夠理解熱力學(xué)第二定律的不同表述及其實(shí)質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系 2對(duì)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成及能量耗散有定性的認(rèn)識(shí) 3樹(shù)立開(kāi)發(fā)能源、節(jié)約能源的意識(shí) 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位于對(duì)熱力學(xué)第二定律兩種表述的認(rèn)識(shí)及物理實(shí)質(zhì)的聯(lián)系理解 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)定位于對(duì)第二類永動(dòng)機(jī)及其不能制成的原因的思維定勢(shì)理解上 結(jié)合本節(jié)教材的特點(diǎn)，為了突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主體能動(dòng)性，教學(xué)中采用互動(dòng)探究式及問(wèn)題解決的教學(xué)方法以學(xué)生為主體，教師在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)加以引申、拓展和點(diǎn)撥，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到文化知識(shí)，還進(jìn)一步陶冶了情操，鍛煉了能力 本節(jié)課的教學(xué)程序如下： 設(shè)疑引入提出問(wèn)題引出本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)生互動(dòng)探究提出新的問(wèn)題教師點(diǎn)撥拓展學(xué)生再探究解決實(shí)際問(wèn)題小結(jié)本節(jié)內(nèi)容教學(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以及熱力學(xué)第三定律。二、能力目標(biāo) 理解和運(yùn)用熱力學(xué)第二定律解釋和分析有關(guān)物理問(wèn)題，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)1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各種能源，必須遵循自然界的規(guī)律.2培養(yǎng)、提高開(kāi)發(fā)能源、節(jié)約能源的意識(shí)。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)方法互動(dòng)探究法、問(wèn)題解決法、分析歸納法教學(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（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同表述，理解其本質(zhì)體現(xiàn)。2應(yīng)用知識(shí)解決一些實(shí)際問(wèn)題。（二）學(xué)法指導(dǎo)1結(jié)合導(dǎo)學(xué)提綱自主學(xué)習(xí)。2互動(dòng)探究互相提問(wèn)，互相解答。3教師點(diǎn)撥，師生互動(dòng)釋疑4應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程二、新課教學(xué)一、導(dǎo)入新課錄像地球上大部分都是海洋的的景象，說(shuō)明海水的總量非常巨大。設(shè)疑若已知地球上海水的總質(zhì)量為1.4108t，當(dāng)海水的溫度降低0.1時(shí)，放出多少J的熱量？又假設(shè)某個(gè)核電站的功率為100萬(wàn)kW，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)生結(jié)合已有知識(shí)解答Q=cmt=5.81023 Jn=1800萬(wàn)（個(gè)）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(shù)的因素還是其他？這節(jié)課我們就來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題.因?yàn)樗婕暗搅宋锢韺W(xué)的一個(gè)基本定律.板書熱力學(xué)第二定律二、新課教學(xué)(一)熱力學(xué)第二定律投影導(dǎo)學(xué)提綱 結(jié)合導(dǎo)學(xué)提綱進(jìn)行自主學(xué)習(xí) 探究活動(dòng) 1同學(xué)互助討論，提出自己的理解疑點(diǎn) 2就各自的問(wèn)題交換看法，互動(dòng)探究 3教師點(diǎn)撥小結(jié) 附：學(xué)生可能提出的問(wèn)題： 1“自發(fā)地”意思是什么? 2何為之方向性? 教師學(xué)生互動(dòng)歸納 1熱傳導(dǎo)的方向性：兩個(gè)溫度不同的物體互相接觸時(shí)，熱量會(huì)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(méi)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(huì)使低溫物體的熱量傳到高溫物體 綜上所述，推出熱力學(xué)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(jī)械能、內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性： 投影實(shí)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(lái)，則在此過(guò)程中a能量是否守恒?b減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成什么能?c轉(zhuǎn)化過(guò)程是全部轉(zhuǎn)化嗎? 學(xué)生探究匯報(bào)結(jié)果 機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能(守恒) 熱機(jī)工作的情況 錄像熱機(jī)工作模擬流程 結(jié)合錄像教師介紹 熱機(jī)：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置 內(nèi)燃機(jī)的原理：假設(shè)氣缸中的氣體得到燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后排出廢氣，同時(shí)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(jī)做的功和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機(jī)的效率.那么=，又因?yàn)镼l=W+Q2>W，所以<100%這就是熱機(jī)的特點(diǎn) 由熱機(jī)效率即可推出：內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(而不引起其他變化)，這也是熱力學(xué)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(lái)做功，而不引起其他變化 3兩種表述的實(shí)質(zhì)是相同的：揭示了有大量分子參與的宏觀過(guò)程的方向性(或不可逆性) (二)第二類永動(dòng)機(jī)為什么不能制成 投影導(dǎo)學(xué)提綱 1第二類永動(dòng)機(jī)的“創(chuàng)意” 2第二類永動(dòng)機(jī)的結(jié)果、說(shuō)明的問(wèn)題 學(xué)生自主學(xué)習(xí) 抽查代表歸納 教師點(diǎn)撥小結(jié) 1第二類永動(dòng)機(jī)是這樣一種熱機(jī)，它沒(méi)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(lái)做功，而不引起其他的變化，即它的效率要達(dá)到100% 2第二類永動(dòng)機(jī)全部歸于失敗，說(shuō)明內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 3熱力學(xué)第二定律的第二種表述還可為：第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的 (三)熱力學(xué)第二定律的深入理解 設(shè)計(jì)思路 這一部分內(nèi)容雖不難但較抽象，所以特意設(shè)計(jì)這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，留出一定時(shí)間讓同學(xué)去深入消化理解，同時(shí)借助實(shí)驗(yàn)讓大家進(jìn)一步直觀體會(huì) 探究活動(dòng) 1用自己的話來(lái)概括熱力學(xué)第二定律 2理解下面的關(guān)鍵詞：方向性、自發(fā)地 實(shí)驗(yàn) 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(kāi)閥門K，觀察發(fā)生的現(xiàn)象 2學(xué)生實(shí)驗(yàn) 3分析思考： A、B中的氣體是否會(huì)自發(fā)地分開(kāi)呢? 學(xué)生探究歸納 a現(xiàn)象：擴(kuò)散導(dǎo)致最后兩個(gè)容器都變成淡紅棕色 bA、B中的氣體不能自發(fā)地分開(kāi)，要借助化學(xué)的或物理的方法來(lái)進(jìn)行 教師點(diǎn)撥 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，也進(jìn)一步反映了熱力學(xué)第二定律的規(guī)律 (四)能量耗散 設(shè)計(jì)思路 同學(xué)們自主學(xué)習(xí)，類比上面實(shí)驗(yàn)分析，然后抽查展示 強(qiáng)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(guò)程具有方向性 (五)熱力學(xué)第一定律和第二定律的關(guān)系 探究活動(dòng)1 學(xué)生分組討論歸納 探究活動(dòng)2 各組交換歸納結(jié)果，互動(dòng)探究 抽查點(diǎn)撥總結(jié) 1熱力學(xué)第一定律只指出了不大于100%，而第二定律指出的是不等于100%，說(shuō)明功可以全部變?yōu)闊幔鵁崃坎荒芡ㄟ^(guò)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)嵩吹臒崃烤筒荒茏园l(fā)地傳向高溫?zé)嵩矗沂玖诉^(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)嵩吹膯?wèn)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(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律都是自然界中各自獨(dú)立的定律，熱力學(xué)第二定律是第一定律的補(bǔ)充 (六)拓展應(yīng)用 1熱現(xiàn)象過(guò)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(guò)程中無(wú)法把流散的能量重新加以利用下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)法中正確的是( ) A能量耗散說(shuō)明能量不守恒 B能量耗散不符合熱力學(xué)第二定律 C能量耗散過(guò)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(dá)到一定程度，可消除能量耗散現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)第二類永動(dòng)機(jī) 參考答案C 2思考題： 方向性指的是什么? 各種表述的實(shí)質(zhì)相同嗎? 熱力學(xué)絕對(duì)零度為什么不可達(dá)到? 三、小結(jié) 1同學(xué)們自己列出小結(jié)提綱 2大家自己歸納本節(jié)課的重點(diǎn) 3對(duì)照學(xué)習(xí)目標(biāo)檢查自己是否完成本節(jié)學(xué)習(xí)任務(wù) 4教師抽查，了解大家本節(jié)課的學(xué)習(xí)實(shí)際情況 四、作業(yè)1課本練習(xí)六3、42復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容3預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容4總結(jié)熱力學(xué)三大定律，融會(huì)貫通知識(shí)點(diǎn)(溫故而知新)五、板書設(shè)計(jì) 熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 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(shuō)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(shuō)法中正確的是( ) AA的溫度一定比B的溫度高 BA的內(nèi)能一定比B的內(nèi)能大 CA的熱量一定比B的熱量多 DA的比熱一定比B的比熱大 參考答案 1這一說(shuō)法不正確，熱力學(xué)第二定律只是說(shuō)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(guò)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 2A