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”指的是沒有任何的外界影響或者幫助.問那么，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)，沒有摩擦，也沒有漏氣等能量損失，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)一循環(huán)全部變?yōu)楣?，即機(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)