高二物理（人教大纲版）第二册 第十一章 分子热运动、能力守恒 六、热力学第二定律(第一课时)

第六节 热力学第二定律从容说课本节是在学习了热力学第一定律的基础上进一步对热力学基础理论的学习 热力学第一定律对自然过程没有任何限制，只是指出在热力学过程中能量不会有任何增加或损失而热力学第二定律则会解决哪些过程可以发生，哪些过程却不可以发生，二者的关系要弄清 本节采取了热力学第二定律的两种表述方式，其实质是一样的，即自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的 本节的教材特点是：多角度、多方位阐述一个核心内容；侧重于规律的理解延伸应用 结合教材的特点和地位，定位本节的教学目标如下： 1能够理解热力学第二定律的不同表述及其实质的内在联系 2对第二类永动机不可能制成及能量耗散有定性的认识 3树立开发能源、节约能源的意识 本节课的教学重点定位于对热力学第二定律两种表述的认识及物理实质的联系理解 本节课的教学难点定位于对第二类永动机及其不能制成的原因的思维定势理解上 结合本节教材的特点，为了突出重点，突破难点，充分调动学生的主体能动性，教学中采用互动探究式及问题解决的教学方法以学生为主体，教师在适当的时机加以引申、拓展和点拨，使学生不仅学习到文化知识，还进一步陶冶了情操，锻炼了能力 本节课的教学程序如下： 设疑引入提出问题引出本节学习任务学生互动探究提出新的问题教师点拨拓展学生再探究解决实际问题小结本节内容教学目标一、知识目标1了解热传导过程的方向性。2了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。3了解热力学第二定律的两种不同表述，以及这两种表述的物理实质。4了解什么是能量耗散以及热力学第三定律。二、能力目标 理解和运用热力学第二定律解释和分析有关物理问题，培养学生通过日常生活现象概括物理规律的能力。三、德育目标1通过第二类永动机不可能制成的教学，教育学生要有效地利用自然界提供的各种能源，必须遵循自然界的规律.2培养、提高开发能源、节约能源的意识。教学重点1热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质。2第二类永动机及其不能制成的原因。教学难点第二类永动机及其不能制成的原因。教学方法互动探究法、问题解决法、分析归纳法教学用具投影仪、投影片、录像带课时安排1课时教学过程（一）学习目标1了解热力学第二定律的两种不同表述，理解其本质体现。2应用知识解决一些实际问题。（二）学法指导1结合导学提纲自主学习。2互动探究互相提问，互相解答。3教师点拨，师生互动释疑4应用知识解决实际问题。学习目标完成过程二、新课教学一、导入新课录像地球上大部分都是海洋的的景象，说明海水的总量非常巨大。设疑若已知地球上海水的总质量为1.4108t，当海水的温度降低0.1时，放出多少J的热量？又假设某个核电站的功率为100万kW，则这些热量相当于多少个这样的电站一年的发电量？学生结合已有知识解答Q=cmt=5.81023 Jn=1800万（个）海水能量巨大引入既然海水能放出这么多的能量！为什么人们现在不去研究利用呢？是技术的因素还是其他？这节课我们就来回答这个问题.因为它涉及到了物理学的一个基本定律.板书热力学第二定律二、新课教学(一)热力学第二定律投影导学提纲 结合导学提纲进行自主学习 探究活动 1同学互助讨论，提出自己的理解疑点 2就各自的问题交换看法，互动探究 3教师点拨小结 附：学生可能提出的问题： 1“自发地”意思是什么? 2何为之方向性? 教师学生互动归纳 1热传导的方向性：两个温度不同的物体互相接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，从而使高温物体温度降低(内能减少)，低温物体温度升高(内能增加) 所谓的“自发地”指的是没有任何的外界影响或者帮助 热量不能从低温物体自发地传给高温物体，除非有外界的帮助例如电冰箱只有在消耗电能的条件下才会使低温物体的热量传到高温物体 综上所述，推出热力学第二定律的第一种表述：不可能使热量由低温物体传到高温物体，而不引起其他变化 2机械能、内能转化的方向性： 投影实例分析 一物体以一定的初速度在粗糙的水平面上行驶，最终停下来，则在此过程中a能量是否守恒?b减少的机械能转化成什么能?c转化过程是全部转化吗? 学生探究汇报结果 机械能全部转化成内能(守恒) 热机工作的情况 录像热机工作模拟流程 结合录像教师介绍 热机：是一种把内能转化为机械能的装置 内燃机的原理：假设气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，由能量守恒知Ql=W+Q2在这儿把热机做的功和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率.那么=，又因为Ql=W+Q2W，所以100%这就是热机的特点 由热机效率即可推出：内能不能全部转化为机械能(而不引起其他变化)，这也是热力学第二定律的第二种表述： 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 3两种表述的实质是相同的：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性(或不可逆性) (二)第二类永动机为什么不能制成 投影导学提纲 1第二类永动机的“创意” 2第二类永动机的结果、说明的问题 学生自主学习 抽查代表归纳 教师点拨小结 1第二类永动机是这样一种热机，它没有冷凝器，只有单一的热源，它从这一单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他的变化，即它的效率要达到100% 2第二类永动机全部归于失败，说明内能不能全部转化为机械能 3热力学第二定律的第二种表述还可为：第二类永动机是不可能制成的 (三)热力学第二定律的深入理解 设计思路 这一部分内容虽不难但较抽象，所以特意设计这样一个环节，留出一定时间让同学去深入消化理解，同时借助实验让大家进一步直观体会 探究活动 1用自己的话来概括热力学第二定律 2理解下面的关键词：方向性、自发地 实验 1教师介绍装置 如图所示的连通容器，A中装有红棕色N02气体，B是空气打开阀门K，观察发生的现象 2学生实验 3分析思考： A、B中的气体是否会自发地分开呢? 学生探究归纳 a现象：扩散导致最后两个容器都变成淡红棕色 bA、B中的气体不能自发地分开，要借助化学的或物理的方法来进行 教师点拨 上述实验说明热学中的扩散现象具有方向性，也进一步反映了热力学第二定律的规律 (四)能量耗散 设计思路 同学们自主学习，类比上面实验分析，然后抽查展示 强调能量耗散从能量转化的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 (五)热力学第一定律和第二定律的关系 探究活动1 学生分组讨论归纳 探究活动2 各组交换归纳结果，互动探究 抽查点拨总结 1热力学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%，说明功可以全部变为热，而热量不能通过循环全部变为功，即机械能和内能是有区别的 2第一定律指出了热功等效和转换关系，指出任何过程能量必须守恒 第二定律指出的是：并非所有能量守恒过程都能实现，低温热源的热量就不能自发地传向高温热源，揭示了过程进行的方向和条件 3第一定律没有温度的概念，第二定律中有了温度的概念，提出了在高温热源和低温热源的问题，提出了不同温差下，相同的热量效果是不一样的，有必要加以区分4热力学第一定律和热力学第二定律都是自然界中各自独立的定律，热力学第二定律是第一定律的补充 (六)拓展应用 1热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象，所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新加以利用下列关于能量耗散的说法中正确的是( ) A能量耗散说明能量不守恒 B能量耗散不符合热力学第二定律 C能量耗散过程中能量仍守恒，只是能量的转化有方向性 D待科技发达到一定程度，可消除能量耗散现象，实现第二类永动机 参考答案C 2思考题： 方向性指的是什么? 各种表述的实质相同吗? 热力学绝对零度为什么不可达到? 三、小结 1同学们自己列出小结提纲 2大家自己归纳本节课的重点 3对照学习目标检查自己是否完成本节学习任务 4教师抽查，了解大家本节课的学习实际情况 四、作业1课本练习六3、42复习本节内容3预习下节内容4总结热力学三大定律，融会贯通知识点(温故而知新)五、板书设计 热力学第三定律：热力学零度不可达到 六、本节优化训练设计 l“热量能够从高温物体传到低温物体，但不能比低温物体传到高温物体”这一说法是否正确?为什么? 2将物体A与B相接