2012高中物理 10.5热力学第二定律的微观解释教案 新人教版选修3-3

用心 爱心 专心1 10 510 5 热力学第二定律的微观解释热力学第二定律的微观解释 10 610 6 能源和可持续发展能源和可持续发展 一 教材分析一 教材分析 热力学第二定律以宏观事实为基础 告诉我们热学现象和热学过程应该遵循的规律 本节要从微观的角度说明 为什么涉及热运动的宏观过程会有这样的方向性 二 教学目标二 教学目标 1 了解有序和无序 宏观态和微观态的概念 2 了解热力学第二定律的微观意义 3 了解熵的概念 知道熵是反映系统无序程度的物理量 知道随着条件的变化 熵是变 化的 4 理解能量耗散和品质降低的概念 理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程 5 了解常规能源的使用带来的环境污染 了解开发新能源的方法和意义 三 教学重难点三 教学重难点 1 了解热力学第二定律的微观意义 2 了解熵的概念 知道熵是反映系统无序程度的物理量 3 理解能量耗散和品质降低的概念 四 学情分析四 学情分析 学生掌握了热力学第二定律 但不知道它的微观解释 本节中的概念 有序 无序 熵 不易理解 热力学第二定律的微观解释较抽象 能源和可持续发展 内容简单 易于掌握 五 教学方法五 教学方法 思考 讨论 总结发言 多媒体 六 课前准备六 课前准备 预习学案 阅读课本 七 课时安排七 课时安排 1 1 课时课时 八 教学过程八 教学过程 一 预习检查 总结疑惑 二 情景引入 展示目标 三 合作探究 精讲点拨 1 有序和无序 有序 只要确定了某种规则 符合这个规则的就叫做有序 无序 不符合某种确定规则的称为无序 无序意味着各处都一样 平均 没有差别 有序则相反 有序和无序是相对的 2 宏观态和微观态 宏观态 符合某种规定 规则的状态 叫做热力学系统的宏观态 微观态 在宏观状态下 符合另外的规定 规则的状态叫做这个宏观态的微观态 系统的宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小 如果一个 宏观 态 对应的 微观态 比较多 就说这个 宏观态 是比较无序的 同时也决定了宏观过 程的方向性 从有序到无序 3 热力学第二定律的微观意义 用心 爱心 专心2 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 4 熵和系统内能一样都是一个状态函数 仅由系统的状态决定 从分子运动论的观点 来看 熵是分子热运动无序 混乱 程度的定量量度 一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的 在自然过程中 系统的熵是增加的 在绝热过程或孤立系统中 熵是增加的 叫做熵增加原理 对于其它情况 系统的熵 可能增加 也可能减小 从微观的角度看 热力学第二定律是一个统计规律 一个孤立系统总是从熵小的状态 向熵大的状态发展 而熵值较大代表着较为无序 所以自发的宏观过程总是向无序程度更 大的方向发展 典例探究 例 一个物体在粗糙的平面上滑动 最后停止 系统的熵如何变化 解析 因为物体由于受到摩擦力而停止运动 其动能变为系统的内能 增加了系统分子无 规则运动的程度 使得无规则运动加强 也就是系统的无序程度增加了 所以系统的熵增 加 友情提示 本题考查的是对熵增加原理的理解和应用 1 能量耗散 系统的内能流散到周围环境中 没有办法把这些内能收集起来加以利用 这种现象叫做能量耗散 2 品质降低 能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低 能量在利用过程中 总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能 3 能源 能源是指能够提供可利用能量的物质 它是现代社会生活的重要物质基础 常规能源 指已被广泛应用的能源 如煤 石油 天然气 水力等 4 能源危机与环境污染 1 近一百年 地球人口由 16 亿增加到目前的 50 亿 净增了 2 倍多 而能源消耗据 统计却增加了 16 倍 按目前的消耗量 专家预测石油 天然气最多只能维持半个世纪 煤 炭尚可维持一二百年 2 能源利用的过程也直接污染着地球环境 温室效应 化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳 使大气中二氧化碳的含量大量增高 导致 温室效应 造成地面温度上升 两极的冰雪融化 海平面上升 淹没沿海地区等不 良影响 酸雨污染 排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水 使 其形成酸雨 酸雨进入地表 江河 破坏土壤 影响农作物生长 使生物死亡 破坏生态 平衡 同时腐蚀建筑结构 工业装备 动力和通讯设备等 还直接危害人类健康 臭氧层的破坏 臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重的作用 一旦臭氧层 遭到破坏 对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上 会提高皮肤癌和白内障的发 病率 也会影响我们的免疫系统 同时对不同生态系统中生物的生长 发育 繁殖 分布 和生物地球化学循环都会造成一系列危害 5 新能源的开发 1 新能源 指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究 开发和利用的能源 如核能 太阳能 风能 地热能 海洋能 氢能等 2 无穷无尽的太阳能 九 板书设计九 板书设计 热力学第二定律的微观意义 1 有序和无序 2 热力学第二定律的微观意义 用心 爱心 专心3 3 熵增加原理 能源和持续发展