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高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案設(shè)計(jì)
作為一名為他人授業(yè)解惑的教育工作者，常常要根據(jù)教學(xué)需要編寫教案，教案是實(shí)施教學(xué)的主要依據(jù)，有著至關(guān)重要的作用。那要怎么寫好教案呢？以下是小編精心整理的高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案設(shè)計(jì)，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案設(shè)計(jì) 1
一、教學(xué)目標(biāo)
1，了解熱傳導(dǎo)過程的方向性
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)不可制成
3，了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法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、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1，重點(diǎn)內(nèi)容是了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì),知道為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可制成。
2，第二類永動(dòng)機(jī)不可制成的物理實(shí)質(zhì)是教學(xué)的難點(diǎn)。
三、教學(xué)方法：
教師講解與學(xué)生課堂自學(xué)結(jié)合，并討論歸納
四、教 具：
投影儀，大屏幕，相關(guān)圖片
五、教學(xué)過程
�。ㄒ唬┮胄抡n
有這樣一個(gè)有趣的問題：地球上有大量海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018t，只要這些海水的溫度降低0.1℃，就能放出5.8×1023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬個(gè)核電站一年的發(fā)電量，為什么人們不去研究這種“新能源”呢？原來，這樣做是不可能的，這涉及物理學(xué)的一個(gè)基本定律，就是本節(jié)要討論的熱力學(xué)第二定律。
【板書】第七節(jié) 熱力學(xué)第二定律
�。ǘ┻M(jìn)行新課
[學(xué)生帶著問題閱讀、討論]：
思考：
1、何為熱傳導(dǎo)的方向性？
2、什么是第二類永動(dòng)機(jī)？它違背了什么規(guī)律？
3、何為熱力學(xué)第二定律？它有幾種表述方法？
歸納：
�、�、熱傳導(dǎo)的方向性：
高溫物體只能“自發(fā)地”將熱量傳給低溫物體，而低溫物體必須要依靠外界的輔助才能將熱量傳給高溫物體。
�、�、第二類永動(dòng)機(jī)
1、沒有冷凝器的能從單一熱源吸收熱量并全部用來做功而不引起其他變化的熱機(jī)。
2、特征：符合能量守恒定律；不可能引起其他變化 。
3、結(jié)論：機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，盡管機(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)不引起其它變化
�、蟆崃W(xué)第二定律
表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不產(chǎn)生其他變化。（按熱傳導(dǎo)的方向性表述）
表述二：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。（按能量轉(zhuǎn)化的方向性表述）
小結(jié)：熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律，熱力學(xué)第二定律在物理、化學(xué)、生物等學(xué)科中有重要的應(yīng)用，它對(duì)于我們認(rèn)識(shí)自然和利用自然有重要的指導(dǎo)意義。
�、�、能量耗散
在自然界中的宏觀過程由于方向性，使得能量在轉(zhuǎn)化過程中不可能使轉(zhuǎn)化后的能量全部加以利用，總會(huì)有一部分能量會(huì)流散，這種現(xiàn)象叫能量耗散。
�。ㄈ┳寣W(xué)生合上書本，思考并回答問題
1、電冰箱內(nèi)部的溫度比外部低，為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣？這個(gè)事實(shí)說明了什么？
這是因?yàn)殡姳湎牧穗娔�，�?duì)致冷系統(tǒng)做了功(下圖所示，投影)，一旦切斷電源，電冰箱就不能把箱內(nèi)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，使箱內(nèi)的溫度逐漸升高，我們看到，熱傳導(dǎo)的過程是有方向性的，這個(gè)過程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行，要實(shí)現(xiàn)相反方向的過程，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化。
2、能否生產(chǎn)出效率可達(dá)到100％的熱機(jī)？為什么？
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，由能量守恒定律知道Q1=W+Q2，我們把熱機(jī)做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機(jī)的效率，用η表示效率，則有，只有當(dāng)氣缸中工作物質(zhì)的溫度比大氣溫度高時(shí)內(nèi)燃機(jī)才能工作，所以Q2這部分熱量是不可避免的，熱機(jī)工作時(shí)，總要向冷凝器散熱，總要由工作物質(zhì)帶走一部分熱量Q2(如下圖，投影)，所以總有Q1＞W(wǎng)，因此，熱機(jī)的效率不可能達(dá)100％。
3、能量耗散和能量守恒是否矛盾？試舉例說明。
不矛盾。比如流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤之間的摩擦、磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，磨盤、糧食的溫度升高，水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能，這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中，我們沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用，這種現(xiàn)象叫做能量的耗散，而總能量并沒有減少。電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，電能又在燈泡中轉(zhuǎn)變成光能，光被墻壁吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用，火爐把屋子烤暖，這時(shí)高溫物體的內(nèi)能變成低溫物體的內(nèi)能，誰也不能把這些散失的.能量重新收集到火爐中再次用來取暖。
自然界中的宏觀過程具有方向性，能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出這種方向性，與能量守恒定律是不矛盾的。
�。ㄋ模┱n堂小結(jié)
通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了熱傳導(dǎo)過程的方向性、什么是第二類永動(dòng)機(jī)、熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及什么是能量耗散。大家課下要多看課本，掌握好這些內(nèi)容。
�。ㄎ澹┎贾米鳂I(yè)：完成課本上練習(xí)六（P87）（1）－（4）
教學(xué)建議
1、熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)，熱力學(xué)第一定律對(duì)自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會(huì)有任何增加或損失，熱力學(xué)第二定律解決哪些過程可以發(fā)生，教學(xué)時(shí)要注意講清二者的關(guān)系。
2、熱力學(xué)第二定律的兩種表述，以重視按照傳導(dǎo)過程的方向性表述，另一種是按照機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述。這兩種表述是等價(jià)的，它們都表明，自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。教學(xué)時(shí)，要注意說明這兩種不同表述的內(nèi)在聯(lián)系，講清這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。
高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案設(shè)計(jì) 2
一、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能：
理解熱力學(xué)第二定律的兩種常見表述方式（克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述）。
了解熵的概念及熵增原理。
理解第二類永動(dòng)機(jī)不能制成的原因。
過程與方法：
培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，能夠從不同角度理解熱力學(xué)第二定律。
培養(yǎng)學(xué)生的分析問題的能力，能夠利用熱力學(xué)第二定律解釋自然現(xiàn)象。
情感態(tài)度與價(jià)值觀：
培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，對(duì)熱力學(xué)定律有敬畏之心。
增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，理解能源使用的不可逆性。
二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的兩種表述方式，熵的概念及熵增原理。
難點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的深入理解，以及如何利用其解釋自然現(xiàn)象。
三、教學(xué)準(zhǔn)備
熱力學(xué)第二定律的動(dòng)畫演示視頻
能量轉(zhuǎn)換和傳遞的實(shí)例（如冰箱、空調(diào)等）
熵增原理的示意圖
四、教學(xué)過程
導(dǎo)入新課（5分鐘）
回顧熱力學(xué)第一定律，引導(dǎo)學(xué)生思考能量轉(zhuǎn)換和傳遞的方向性問題。
提出問題：是否所有的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程都是可逆的？
講授新課（20分鐘）
熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述：熱量可以自發(fā)地從溫度高的`物體傳遞到較冷的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。通過動(dòng)畫演示和視頻案例，讓學(xué)生直觀理解。
熱力學(xué)第二定律的開爾文-普朗克表述：不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量完全變?yōu)楣�，而不產(chǎn)生其他影響。結(jié)合實(shí)例（如熱機(jī)、制冷機(jī)等）進(jìn)行說明。
引入熵的概念，解釋熵增原理：隨時(shí)間進(jìn)行，一個(gè)孤立體系中的熵不會(huì)減小。通過示意圖和實(shí)例（如封閉系統(tǒng)的自然變化過程）幫助學(xué)生理解。
討論第二類永動(dòng)機(jī)的概念，解釋為什么第二類永動(dòng)機(jī)不能制成。
案例分析（10分鐘）
選擇幾個(gè)與熱力學(xué)第二定律相關(guān)的案例（如冰箱的工作原理、空調(diào)的熱交換過程等），讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解釋。
引導(dǎo)學(xué)生討論能源使用的不可逆性和環(huán)保問題，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。
課堂小結(jié)（5分鐘）
總結(jié)熱力學(xué)第二定律的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)其重要性和普遍性。
強(qiáng)調(diào)熵增原理在自然界中的普遍適用性，以及其對(duì)人類活動(dòng)的影響。
布置作業(yè)（課后）
要求學(xué)生搜集并整理與熱力學(xué)第二定律相關(guān)的實(shí)例，加深對(duì)定律的理解。
思考并回答：如何利用熱力學(xué)第二定律指導(dǎo)我們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)？
五、教學(xué)反思
回顧教學(xué)過程，評(píng)估學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第二定律和熵增原理的理解程度。
思考如何進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果。
思考如何將熱力學(xué)第二定律與其他學(xué)科進(jìn)行跨學(xué)科融合，拓寬學(xué)生的視野。
高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案設(shè)計(jì) 3
一、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能：
使學(xué)生理解熱力學(xué)第二定律的含義和內(nèi)容，明確其表述方式。
使學(xué)生了解熱力學(xué)第二定律與自然界宏觀過程方向性的關(guān)系。
使學(xué)生掌握熵的概念及熵增原理。
過程與方法：
引導(dǎo)學(xué)生通過案例分析、討論、實(shí)驗(yàn)演示等方式，探究熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用。
培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀：
培養(yǎng)學(xué)生尊重自然規(guī)律、探索科學(xué)真理的態(tài)度。
使學(xué)生認(rèn)識(shí)到能量轉(zhuǎn)換和利用的有限性，樹立節(jié)能減排的意識(shí)。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的含義、內(nèi)容、表述方式及熵的概念。
難點(diǎn)：理解熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)，掌握熵增原理。
三、教學(xué)方法
講授法、案例分析法、討論法、實(shí)驗(yàn)演示法。
四、教學(xué)過程
導(dǎo)入新課（5分鐘）
復(fù)習(xí)熱力學(xué)第一定律，引出熱力學(xué)第二定律的概念。
提問學(xué)生：在能量守恒的前提下，是否所有宏觀過程都能自發(fā)進(jìn)行？為什么？
新課講授（15分鐘）
熵是描述系統(tǒng)混亂程度的物理量，熵增原理表明，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總混亂度（即“熵”）不會(huì)減小。
引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)例理解熵增原理。
克勞修斯表述：熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到較冷的物體，但不可能自發(fā)地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。
開爾文-普朗克表述：不可能從單一熱源吸取熱量，并將這熱量完全變?yōu)楣�，而不產(chǎn)生其他影響。
熱力學(xué)第二定律的兩種表述方式：
熵的概念及熵增原理：
案例分析與討論（10分鐘）
案例分析：冰箱的工作原理、第二類永動(dòng)機(jī)的不可能性等。
分組討論：熱力學(xué)第二定律在日常生活中的應(yīng)用及節(jié)能減排的意義。
實(shí)驗(yàn)演示（5分鐘）
演示熱傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，觀察熱量傳遞的`方向性。
通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生直觀理解熱力學(xué)第二定律。
課堂小結(jié)（5分鐘）
總結(jié)熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容、表述方式及熵的概念。
強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第二定律在自然界宏觀過程方向性中的作用。
布置作業(yè)（課后）
要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解熱力學(xué)第二定律在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。
思考并討論如何在日常生活中踐行節(jié)能減排的理念。
五、板書設(shè)計(jì)
六、教學(xué)反思
課后教師應(yīng)對(duì)本節(jié)課的教學(xué)過程進(jìn)行反思，總結(jié)教學(xué)過程中的優(yōu)點(diǎn)和不足，以便在今后的教學(xué)中加以改進(jìn)。同時(shí)，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的反饋和作業(yè)完成情況，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)熱力學(xué)第二定律的理解和掌握情況，為下一步教學(xué)提供參考。
高中物理《熱力學(xué)第二定律》教案設(shè)計(jì) 4
一、教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能：
理解熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述。
掌握熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)，理解不可逆過程的方向性。
了解熵的概念，理解熵增原理。
過程與方法：
通過實(shí)驗(yàn)、案例和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和推理能力。
培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)第二定律分析實(shí)際問題的能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀：
培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，認(rèn)識(shí)到熱力學(xué)第二定律對(duì)自然界和人類活動(dòng)的重要影響。
培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，理解能源利用和環(huán)境保護(hù)的重要性。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：熱力學(xué)第二定律的.兩種表述方式及其物理實(shí)質(zhì)。
難點(diǎn)：理解熵的概念和熵增原理，以及應(yīng)用熱力學(xué)第二定律分析實(shí)際問題。
三、教學(xué)方法
講授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法、案例分析法。
四、教學(xué)準(zhǔn)備
多媒體課件、實(shí)驗(yàn)器材（如溫度計(jì)、熱水、冰塊等）、相關(guān)案例資料。
五、教學(xué)過程
導(dǎo)入新課（5分鐘）
回顧熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，引出熱力學(xué)第二定律的概念。
提問：是否所有符合能量守恒的自然宏觀過程都能發(fā)生？引導(dǎo)學(xué)生思考自然過程的方向性問題。
講授新課（20分鐘）
講解熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文-普朗克表述，通過實(shí)例和圖示幫助學(xué)生理解。
引出熵的概念，講解熵增原理，并通過實(shí)驗(yàn)（如熱水與冰塊的混合實(shí)驗(yàn)）讓學(xué)生觀察不可逆過程的方向性。
分析第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的原因，進(jìn)一步鞏固熱力學(xué)第二定律的理解。
課堂討論（10分鐘）
分組討論：讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，分析日常生活中的一些現(xiàn)象是否符合熱力學(xué)第二定律（如空調(diào)制冷、冰箱工作等）。
分享交流：每組選派一名代表匯報(bào)討論結(jié)果，其他組進(jìn)行評(píng)價(jià)和補(bǔ)充。
案例分析（10分鐘）
展示相關(guān)案例資料（如能源利用、環(huán)境保護(hù)等），引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)第二定律進(jìn)行分析。
提問：如何在實(shí)際生活中應(yīng)用熱力學(xué)第二定律來指導(dǎo)我們的行為？
課堂小結(jié)（5分鐘）
總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第二定律的重要性和應(yīng)用。
布置課后作業(yè)：讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，了解更多關(guān)于熱力學(xué)第二定律和熵的知識(shí)。
六、板書設(shè)計(jì)
熱力學(xué)第二定律
克勞修斯表述
開爾文-普朗克表述
熵的概念和熵增原理
第二類永動(dòng)機(jī)的不可能性
七、教學(xué)反思
本節(jié)課通過講授、實(shí)驗(yàn)、討論和案例分析等多種教學(xué)方法，使學(xué)生深入理解了熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)。同時(shí)，通過實(shí)例和案例分析，讓學(xué)生感受到熱力學(xué)第二定律在日常生活和實(shí)際應(yīng)用中的重要性。在今后的教學(xué)中，可以進(jìn)一步拓展相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何在實(shí)際生活中應(yīng)用熱力學(xué)第二定律來指導(dǎo)我們的行為。
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