1、熱力學第二定律教案廣東省佛山市高明區第一中學李彩秀齊森林【課題、課時】熱力學第二定律（ 2 課時）第一課時內容是熱傳導的方向性、機械能與內能轉化的方向性、第二類永動機以及熱力學第二定律的兩種表述；第二課時內容是遵守熱力學第二定律的其它實例、熱力學第二定律的微觀實質和熵、熱力學第二定律的應用。【教學內容分析】1、課程標準對本節的要求：通過在自然界中宏觀過程的方向性，了解熱力學第二定律，并初步了解熵是反映物質系統無序程度的物理量。2、本節教材的地位和作用：熱力學第二定律和熱力學第一定律是本章的重點，是熱力學的基礎內容，在物理、化學、生物等學科中有重要的應用。本節主要解決哪些過程是可以自發進行的，哪

2、些過程是不可能自發進行的。如果要發生相應的逆過程，應當是在什么樣的條件下發生的。3、教材編寫的設計思路：從學生已有的熱傳導的知識入手，引導他們逆向探究問題，發現逆過程的發生所需要的條件，從而總結出熱傳導方向的不可逆性。在此基礎上，引導學生探究能量間轉化是否也具有方向性，先從常見的機械能向內能的轉化方向入手，再反過來探究內能向機械能轉化時的情況，分析熱機的工作原理和第二類永動機的制作不可能成功，最后順其自然地總結出熱力學第二定律的兩種表述，并對這兩種表述共性展開尋找；然后把熱力學第二定律的范圍擴大與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性。接著探究它們的方向性的實質即總是朝著分子熱運動狀態無序性增加的方

3、向進行；最后引入物理量一一嫡來描述物體運動無序的程度。4、教材編寫的特點：體現以學生為學習主體，體現學生學習過程的積極參與度，激發學生的飽滿的學習情緒，培養學生的分析、討論、合作、小結及逆向思維能力。【教學對象分析】1、學生對本節的物理現象司空見慣，覺得非常常態化，沒有意識要去對這些規律加以概括。2、學生有前面的一些知識作為鋪墊，如物質由大量的分子組成、分子永不停息地做無規則的熱運動、熱力學第一定律、能量守恒定律等等。【教學目標】1、知識與技能目標：（ 1 ）探究并了解熱傳遞過程的方向性、機械能與內能轉化的方向性。（ 2）知道什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成。（ 3）知道熱力學

4、第二定律的兩種不同的表述，以及這兩種表述的物理實質。（ 4）知道熱力學第二定律的微觀實質。（ 5）知道熵是用來描述物體運動的無序程度的物理量。2、過程與方法目標：（ 1 ）通過對自然界中宏觀過程的方向性的探究、討論與分析，培養學生正、逆雙向思維能力。（ 2） 通過對熱力學第二定律的兩種不同表述的學習，培養學生從多種角度分析問題的發散思維能力。（ 3） 通過對熱力學第二定律的學習，培養學生通過日常生活現象概括物理規律的能力和準確的文字表達能力。（ 4） 通過對熱力學第二定律的微觀實質的尋根問底，培養學生知其現象還要明其道理知其緣由的良好習慣。3、情感和價值觀目標（ 1 ）通過對自然界宏觀過程方向

5、性的討論學習，使學生領略自然界的奇妙與統一，并樂于探究自然規律的奧秘。(2)通過本節知識的學習，培養學生尊重客觀事實，遵循自然規律辦事的科學態度和科學素養。(3)體會熱力學第二定律對人們認識自然、利用自然的重要指導意義。【教學重點】1、了解自然界中宏觀過程的方向性。2、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。【教學難點】1、熱力學第二定律的開爾文表述。2、分子運動狀態的有序、無序性。【教學策略設計】從實際問題導入，從簡單的實驗開始，盡可能引導學生聯系自己熟悉的身邊的生活 現象的實例，在教學內容上使物理貼近學生生活、聯系社會實際，體現標準倡導的“從生活走向 物理，從物理走向社會

6、”的理念。積極創設情景，開展師生、生生間的對話交流，開展小組合作討論 學習，使教學過程能夠確立學生在教學活動中的中心地位，讓學生從自己的學習體驗和感悟中獲得知 識，向學生學習活動要效益，體現以學生為主體的教學原則。【教學用具】兩大團冰塊，一個酒精燈和打火機，電冰箱模型，空調模型，裝有NO的集氣瓶，帶閥門的抽出部分空氣的集氣瓶，多媒體課件。【教學流程圖】廠|手捧冰塊J |燈旁烤火人在冰塊中創紀錄逆向思考，師生互動深入淺出，巧妙設問,提出假想|機械能工九“激化成.內能假設:內能 而舞7Vh 機械能一使物體運動起來閱讀課文，分組討論做功效率9第二類永動機|熱力學第二定律克勞修斯表述總結歸納L熱力學第

7、二定律開爾文表述自發大量分子有序無序埔一表征無序程度的物理量【教學過程設計】教學環節和教學內容R創設情境，引入課題11。讓學生手捧冰塊， 堅持少許時間（可以 在這小段時間讓其他同學喊加油鼓勵該學 生）；然后讓班上生活委員給這位受凍的學生送 溫暖：點上酒精燈讓他在燈旁烤火。2。用多媒體播放“人在冰塊中挑戰創基尼 斯記錄”的視頻。R逆向思考，師生互動11。熱量從高溫物體會 自發地傳遞給跟它接觸的低 溫物體，相反地，熱量會自 發地從低溫物體傳給高溫物 體嗎？2。低溫物體把熱量傳 給高溫物體的條件是什么？ 討論：電冰箱、空調制冷問題 關健要分析出：低溫物體把熱量傳給高溫物體 一定要通過做功。如電流做功

8、。_tQ1亙科一低溫物體Q2低溫物體教師活動學生活動設計意圖問：手捧冰塊，熱量從什么物體傳 遞給什么物體？烤火時熱量從什么物體傳遞給什么 物體？視頻中的挑戰者是強壯還是瘦弱？（4熱量轉移方向是什么？感同身受感慨人體極限從常見的 實際問題入 手，喚起學生 對學習的興 趣，從學生已 有的熱學知 識出發引入 新的知識。引導學生思考回答電冰箱（空調） 的熱量從什么物體 傳遞給什么物體？這些熱量的轉移是自發的嗎？如果 不是，是在什么條件 下實現的？它們的工作原理遵守能量轉化與守 恒定律嗎？ （ W +Q2= Qi ）還有其它的 什么規律嗎？討論思考聯系身邊 的生活現象， 強化學生的 實踐意識，通 過合作

9、學習， 互動中實現 思維的碰撞。R深入淺出，巧妙設問，提出假想1讓學生分析日常生活中的事例。1足球在草 坪上滾動最終停下來，試分析該過程中的能量 轉化情況。（2再比如小球從高處落下掉進沙坑， 能量的轉化情況怎樣？提出假設：發明一種熱機，用它把物體與 地面摩擦所生的熱量都吸收過來，并用來對物 體做功，將內能全部轉化為動能，使因摩擦停 止運動的物體在地面上重新運動起來。而不引 起其他變化，是不是有可能呢？即實現這樣的轉化：7171 I 故卻 -”使物體運動起來這是不可能的。R學生閱讀課文，觀看熱機工作視頻，分組合 作討論學習學生閱讀課文時提出思考（也是分組討論） 的幾個問題；然后播放熱機工作視頻；

10、再讓學 生有針對性的分組合作，討論學習。1 .熱機是一種把什么能轉化成什么能的裝置？2 .熱機的效率能否達到 100%嗎？3 .介紹第二類永動機模型4 .機械能和內能轉化的方向性是什么？重點分析之一：以內燃機為例，氣缸中的燃料燃燒時產生熱量Qi,氣體推動活塞做功W,然后排出廢氣，同時把熱量Q2散發到大氣中。由能量守恒定律可知：Qi = W + Q 2提問；提出假想;觀察分析思考討論突出學生 的學習過程， 體現以學生出示思考的問題； 播放熱機工作視頻。引導學生思考：熱機工作時，能回答為主體的教 學原則，讓學 生深刻體會 熱機工作時 總會有部分 能量損失，這 是第二類永 動機制作不量如何轉化？成功

11、的原因（2熱機中的冷凝器所在。有什么作用？熱機工作效率為：y =W / Q i ：.100%重點分析之二：第二類永動機不可能制成。3能量轉化時有能量的損耗嗎?總結歸納1：讓學生在討論的基礎上總結 熱傳導的方向性：兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發地從高溫物體傳給低溫物體。 要實現相反過程，必須借助外界的幫助，因而 產生其他影響或引起其他變化。高溫物體鼻熱量Q自發傳給一片田3一 院心工產低溫物體 熱量Q不能自發傳給總結歸納2:通過引導，由學生得出機械能與內能轉化的規律，機械能可以100%的自發的轉化成為內能，而從單一熱源吸熱要100% 的轉化成為機械能而不引起其他的變化，則是 不可能的。即

12、機械能. 上內能 轉化總結得出熱力學第二定律的兩種表述：1、克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫 物體傳遞到高溫物體2、開爾文表述：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。 (也稱第二類永動機不可能制成 )(4熱機工作效率如何計算？效率Y的計算結果如何？說明什么 問題？(6第二類永動機為什么制作不成功？引導學生總結熱量從高溫物體傳遞 到低溫物體的情況；引導學生總結熱量從低溫物體傳遞 到高溫物體的情況； 強調“自發”的含義；引導學生 總結機械能向內能 轉化的情況；(5引導學生總結內能向機械能轉化的 情況；(6強調“效率”和第二類永動機的失 敗原因；從方向上尋找熱力學第二定律

13、兩種 表述的共同點。根 思考、分; 與討論 行小結熱力學第 二定律的克 勞修斯表述 中的“自發” 是定律表述 的關鍵詞，要 引導學生作 深刻理解；熱 力學第二定 律的開爾文 表述，強調“完全” “全 部”，深刻理 解能量轉化 的方向性。R尋根問底，微觀實質1熱力學第二定律的兩種表述有什么共同點？它們的本質是什么？1。利用演示實驗 NO2氣體向真空容器膨 脹：ho2 ZXZ氣體真空容器 小口J逆2。物質的擴散現象也具有方向性。然后引導學生找尋微觀上的實質：與熱現象有關的自發的宏觀過程，總是朝著分子熱運動 狀態無序性增加的方向進行的。初步了解物理量一嫡：用來描述物體的無序 程度，物體內部分子熱運動

14、無序程度越高，物 體的嫡就越大。引導學生透過現 象看本質，尋找出兩 種表達的共同點，同 時從微觀上找原因 找實質：機械能對應大量分子的有序還是 無序？內能對應大量分子的無序性嗎？機械能100%專化為內能，從微觀上 看是大量分子的運 動狀態向什么方向 轉變？（4）高溫、低溫物體是如何與大量分子 的有序和無序對應 的？（5）大量分子的無序程度用什么物理 里表小?分析思考回答總結由學生得出：與熱現 象有關的宏 觀過程都具 后方向性。并 能從微觀上 探究其實質： 自發進行的 宏觀過程中 物體的嫡是 增加的。【板書設計】第三章 第四節熱力學第二定律1、熱傳導的方向性:h曰向氏熱量Q自發地轉移4 2曰同在

15、局溫物體,. 低溫物體熱量。不能自發地轉移2、機械能和內能轉化過程的方向性:機械能三1。口%自發轉化 不能自發轉化之內能內能 琛黑機械能一第二類永動機不能能制成的原因克勞修斯表述：熱量不能自發地從低溫物體傳遞到高溫物體。或者說，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。3、熱力學第二定律的內容：，開爾文表述：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。（也稱第二類永動機不可能制成 ）i實質：自然界與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性。4、熱力學第二定律的微觀實質和嫡:熱力學第二定律的實例：氣體向真空中自由膨脹的過程是不可逆的。擴散過程是不可逆的。微觀實質：與熱現象有關的自發的宏觀過程，總是朝著分子熱運動狀態無序性增加的方向進行的。熵：描述物體運動的無序程度。物體內部分子熱運動無序程度越高，