热力学定律网络教研

1、黄恕伯 08.6.18热力学定律热力学定律高青一中 熊云黄恕伯 08.6.18一、考纲要求一、考纲要求黄恕伯 08.6.182013年普通高等学校招生全国统年普通高等学校招生全国统一一 考试大纲新课标理综考试说明考试大纲新课标理综考试说明主题主题内容内容要求要求热力学定热力学定律与能量律与能量守恒守恒热力学第一热力学第一定律定律能量守恒定能量守恒定律律热力学第二热力学第二定律定律黄恕伯 08.6.18 本章内容要求较低，考纲对给定的知识本章内容要求较低，考纲对给定的知识点全部是点全部是级要求级要求“了解了解”和和“认识认识”。这三个知识点属于选修这三个知识点属于选修3-33-3中重点考查的内中

2、重点考查的内容之一。常和分子动理论、理想气体的状态容之一。常和分子动理论、理想气体的状态方程结合出题，对学生的综合分析能力要求方程结合出题，对学生的综合分析能力要求较高，是较高，是3-33-3中考查的重点和热点。中考查的重点和热点。黄恕伯 08.6.18黄恕伯 08.6.18黄恕伯 08.6.18 黄恕伯 08.6.18黄恕伯 08.6.18黄恕伯 08.6.18黄恕伯 08.6.18黄恕伯 08.6.18第一单元第一单元第第1、2、3节节 着重介绍热力学第着重介绍热力学第一定律及其实验基一定律及其实验基础础第二单元第二单元 第第4、5节节 分别从宏观、微分别从宏观、微观两个方面阐述热观两个方

3、面阐述热力学第二定律和熵力学第二定律和熵第三单元第三单元第第6节节讲能源的开发和节讲能源的开发和节能能黄恕伯 08.6.18 教材中重视科学过程的学习，在介绍热教材中重视科学过程的学习，在介绍热力学第一定律（第力学第一定律（第3 3节）之前特地安排了两节）之前特地安排了两节介绍其实验基础。特别是在第一节节介绍其实验基础。特别是在第一节“功功和内能和内能”里重点介绍里重点介绍“焦耳定律焦耳定律”。焦耳。焦耳的热功当量实验在物理学史上具有里程碑的热功当量实验在物理学史上具有里程碑的意义，它的意义，它“精确地测量了做功与传热之精确地测量了做功与传热之间的等价关系间的等价关系” ” 从而为热力学第一定

4、律，从而为热力学第一定律，也为更加广义的能量守恒定律的建立奠定也为更加广义的能量守恒定律的建立奠定了坚实的实验基础。第了坚实的实验基础。第2 2节节“热和内能热和内能”内内容很简洁，其主要内容在初中物理出现过，容很简洁，其主要内容在初中物理出现过，本节主要介绍热和内能的关系。本节主要介绍热和内能的关系。黄恕伯 08.6.18 有了有了1 1、2 2两节的铺垫，第两节的铺垫，第3 3节得出热节得出热力学第一定律也就水到渠成了。热力力学第一定律也就水到渠成了。热力学第一定律推动了人们对能量守恒定学第一定律推动了人们对能量守恒定律的认识，教材用较大篇幅介绍了律的认识，教材用较大篇幅介绍了“能量守恒定

5、律能量守恒定律”。这也是。这也是“过程与过程与方法方法”、“情感态度与价值观情感态度与价值观”目标目标的突出体现。的突出体现。黄恕伯 08.6.18 第第4 4、第、第5 5两节分别从宏观、微观两个方两节分别从宏观、微观两个方面介绍热力学第二定律。第面介绍热力学第二定律。第4 4节从生活实例节从生活实例分析，引出分析，引出“并不是所有符合能量守恒的宏并不是所有符合能量守恒的宏观过程都能真的发生观过程都能真的发生”、“一切与热想象有一切与热想象有关的宏观自然过程都是不可逆的关的宏观自然过程都是不可逆的”。接着教。接着教材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种是

6、按照热传导过程的方向性表示，另一种是是按照热传导过程的方向性表示，另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述，按照机械能与内能转化过程的方向性表述，这两种表述都表明：自然界中一切与热现象这两种表述都表明：自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。有关的实际宏观过程都是不可逆的。黄恕伯 08.6.18 第第5 5节则大量地用统计方法介绍有序节则大量地用统计方法介绍有序无序、宏观态、微观态以及自发过程无序、宏观态、微观态以及自发过程的进行方向，通过微观解释加强对统的进行方向，通过微观解释加强对统计思想的教学。介绍了熵的概念，了计思想的教学。介绍了熵的概念，了解熵是反映系统无序程度的物理

7、量，解熵是反映系统无序程度的物理量，使热力学体系进一步完善。使热力学体系进一步完善。黄恕伯 08.6.18 第六节从更宽阔的视野对本章进行总第六节从更宽阔的视野对本章进行总结和拓展。课本首先承接热力学第二定结和拓展。课本首先承接热力学第二定律的思想，提出能量在转换过程中的律的思想，提出能量在转换过程中的“耗散和品质降低耗散和品质降低”问题，提出问题，提出“节约节约能源能源”的必要性。接着介绍了的必要性。接着介绍了“能源与能源与人类社会发展人类社会发展”、“能源与环境能源与环境”和和“开发新能源开发新能源”，引导学生关注身边有，引导学生关注身边有关能源、节能等社会热点问题关能源、节能等社会热点问

8、题.黄恕伯 08.6.18四、课时分配：四、课时分配：黄恕伯 08.6.18第第1 1、2 2节节功和内能、热和内能功和内能、热和内能1 1课时课时第第3 3节节热力学第一定律热力学第一定律 能能量守恒定律量守恒定律1 1课时课时第第4 4节节热力学第二定律热力学第二定律1 1课时课时第第5 5节节热力学第二定律的微热力学第二定律的微观解释观解释1 1课时课时第第6 6节节能源和可持续发展能源和可持续发展1 1课时课时黄恕伯 08.6.18五、教材分析与教学建议：五、教材分析与教学建议：黄恕伯 08.6.18第第1 1节节 功和内能功和内能 一、教学目标：一、教学目标： 1 1、知识和技能：、

9、知识和技能： （1 1）了解焦耳的两个实验原理。）了解焦耳的两个实验原理。 （2 2）知道做功和热传递是改变内能两种方）知道做功和热传递是改变内能两种方式。式。 （3 3）知道什么是绝热过程。）知道什么是绝热过程。 （4 4）从热力学的角度认识内能的概念。）从热力学的角度认识内能的概念。 （5 5）理解做功与内能改变的数量关系。）理解做功与内能改变的数量关系。黄恕伯 08.6.18 2 2、过程与方法、过程与方法 从焦耳的实验理解功与内能变化的关从焦耳的实验理解功与内能变化的关系系3 3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观： 通过焦耳实验的探究，培养学生的科通过焦耳实验的探究，培养学生的

10、科学探索精神。学探索精神。二、教学重点、难点二、教学重点、难点 ： 内能概念的建立，绝热过程中的功与内能内能概念的建立，绝热过程中的功与内能的关系的关系 黄恕伯 08.6.18三、教材分析与教学建议：三、教材分析与教学建议： 本节从演示实验出发，介绍了焦耳本节从演示实验出发，介绍了焦耳所做的研究功和内能关系的实验，根据所做的研究功和内能关系的实验，根据绝热过程中做功的数量仅由过程的始末绝热过程中做功的数量仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式，采用类比法引入了内能的宏程和方式，采用类比法引入了内能的宏观概念。根据功是能量转化的量度，得观概念。

11、根据功是能量转化的量度，得出绝热过程中做功与系统内能变化之间出绝热过程中做功与系统内能变化之间的关系。的关系。 黄恕伯 08.6.18 对这一节建议做好课本对这一节建议做好课本5050页的图页的图10.1-110.1-1的演示实验，从实验得出结论：的演示实验，从实验得出结论：对物体做功温度升高。同时结合具体对物体做功温度升高。同时结合具体的生活实例，分析做功和能量的转化，的生活实例，分析做功和能量的转化，加深学生对做功过程与内能变化关系加深学生对做功过程与内能变化关系的理解。在分析过程中，可鼓励学生的理解。在分析过程中，可鼓励学生自己分析，然后教师进行分析总结，自己分析，然后教师进行分析总结，

12、可加深学生对知识的理解。可加深学生对知识的理解。黄恕伯 08.6.18 通过对焦耳两大实验分析，建立热学中的功通过对焦耳两大实验分析，建立热学中的功能关系。首先要强调实验条件能关系。首先要强调实验条件系统绝热，系统绝热，其次要认识到两个实验中的做功方式不同，却其次要认识到两个实验中的做功方式不同，却导致了同样的结果，说明只要外界对系统做功导致了同样的结果，说明只要外界对系统做功的数值相同，系统上升的温度数值就相同。即的数值相同，系统上升的温度数值就相同。即系统的状态变化相同。系统的状态变化相同。 启发学生从力学中重力做功与物理重力势能启发学生从力学中重力做功与物理重力势能之间的联系，类比建立内

13、能的宏观概念。此处之间的联系，类比建立内能的宏观概念。此处可复习第七章讲过的内能的微观概念。在教学可复习第七章讲过的内能的微观概念。在教学中抓住宏观和微观两条线，将宏观和微观结合中抓住宏观和微观两条线，将宏观和微观结合起来，同时也可加深学生对系统的内能由它的起来，同时也可加深学生对系统的内能由它的状态决定的理解。状态决定的理解。黄恕伯 08.6.18 根据功是能量转化的量度，得出绝根据功是能量转化的量度，得出绝热过程中做功与系统内能变化之间的关热过程中做功与系统内能变化之间的关系。系。U=WU=W，强调是绝热过程，结合具，强调是绝热过程，结合具体实例分析外力做正功和做负功时内能体实例分析外力做

14、正功和做负功时内能的变化情况，引导学生弄清楚各个量符的变化情况，引导学生弄清楚各个量符号的正负选取，为热力学第一定律的应号的正负选取，为热力学第一定律的应用打好基础。用打好基础。黄恕伯 08.6.18第第2 2节节 热和内能热和内能 一、教学目标：一、教学目标： 1 1、知识和技能：、知识和技能： （1 1）知道传热是改变系统内能的一种方式。）知道传热是改变系统内能的一种方式。 （2 2）知道传递的热量与内能变化的关系）知道传递的热量与内能变化的关系 （3 3）会区分热量和内能的概念。）会区分热量和内能的概念。 （4 4）知道做功与传热在改变系统内能上是）知道做功与传热在改变系统内能上是等效的

15、，知道两者的区别。等效的，知道两者的区别。黄恕伯 08.6.18 2、过程与方法：、过程与方法： 通过热传递改变物体内能来理解能量转移通过热传递改变物体内能来理解能量转移的过程的过程3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观： 通过对能量转移的了解感受能量的流动性，通过对能量转移的了解感受能量的流动性，增强我们学习物理、探索自然的兴趣。增强我们学习物理、探索自然的兴趣。二、教学重点、难点：二、教学重点、难点： 重点：热传递对内能的改变。重点：热传递对内能的改变。 难点：热量与内能的区别。难点：热量与内能的区别。黄恕伯 08.6.18三、教材分析与教学建议：三、教材分析与教学建议： 学生在初中

16、已经对热传递的三种方式进学生在初中已经对热传递的三种方式进行了学习，在日常生活中也有很多热传递改行了学习，在日常生活中也有很多热传递改变物体内能的例子：如烧水做饭、取暖、太变物体内能的例子：如烧水做饭、取暖、太阳能等，因此学习本节相对容易。阳能等，因此学习本节相对容易。 课本中首先分析系统在单纯的传热过程课本中首先分析系统在单纯的传热过程中系统内能的变化，中系统内能的变化，U=QU=Q。强调是单纯的。强调是单纯的传热过程，结合具体实例系统吸热和放热时传热过程，结合具体实例系统吸热和放热时内能的变化情况，引导学生弄清楚各个量符内能的变化情况，引导学生弄清楚各个量符号的正负选取，为热力学第一定律的

17、应用打号的正负选取，为热力学第一定律的应用打好基础。好基础。黄恕伯 08.6.18 教学中要注意引导学生分析热量、功和教学中要注意引导学生分析热量、功和内能之间的区别和联系。明确热传递是内内能之间的区别和联系。明确热传递是内能的转移，热量是内能转移的量度，做功能的转移，热量是内能转移的量度，做功是其它形式的能量转化为内能，功的多少是其它形式的能量转化为内能，功的多少是内能转化的量度。热量和功都是过程量，是内能转化的量度。热量和功都是过程量，而内能是状态量，由系统的状态决定。要而内能是状态量，由系统的状态决定。要使内能改变，可以通过做功和热传递两个使内能改变，可以通过做功和热传递两个物理过程来完

18、成，做功和热传递对改变物物理过程来完成，做功和热传递对改变物体内能是等价的体内能是等价的。黄恕伯 08.6.18第第3 3节节 热力学第一定律热力学第一定律 能量守恒定律能量守恒定律一、教学目标：一、教学目标： 1 1、知识和技能：、知识和技能： （1 1）理解热力学第一定律。）理解热力学第一定律。 （2 2）能运用热力学第一定律解释自然界能）能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。量的转化、转移问题。 （3 3）理解能量守恒定律，知道能量守恒是）理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵从的基本规律。自然界普遍遵从的基本规律。 （4 4）通过能量守恒的学习，认识自然规律）通过能

19、量守恒的学习，认识自然规律的多样性和统一性。的多样性和统一性。 （5 5）知道第一类永动机是不可能实现的。）知道第一类永动机是不可能实现的。黄恕伯 08.6.18 2、过程与方法：、过程与方法： 应用能量守恒的观点来分析、解决有关问题。应用能量守恒的观点来分析、解决有关问题。3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观： 学习历史上众多科学家勇于探索自然规律学习历史上众多科学家勇于探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，增强的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，增强学生开发新能源、合理利用能源、发展节能技学生开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的观念。术的观念。二、教学重点、难点：二、

20、教学重点、难点： 重点：热力学第一定律和能量守恒定律。重点：热力学第一定律和能量守恒定律。 难点：运用热力学第一定律解释自然界能难点：运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题。量的转化、转移问题。黄恕伯 08.6.18三、教材分析与教学建议：三、教材分析与教学建议： 本节通过复习前两节的内容，自然本节通过复习前两节的内容，自然推导出热力学第一定律。要注意公式中推导出热力学第一定律。要注意公式中各物理量的意义及正负号的确定。教学各物理量的意义及正负号的确定。教学中可结合实例引导学生自主认识、归纳中可结合实例引导学生自主认识、归纳总结。总结。黄恕伯 08.6.18 热力学第一定律常与理想气

21、体状态方程结热力学第一定律常与理想气体状态方程结合出定性分析的综合考查题。在解决此类问合出定性分析的综合考查题。在解决此类问题时要抓住两个关系：题时要抓住两个关系： （1 1）做功）做功W W与气体体积变化的关系：一般与气体体积变化的关系：一般情况下外界对气体做功与否，需看气体的体情况下外界对气体做功与否，需看气体的体积是否变化若气体体积增大，表明气体积是否变化若气体体积增大，表明气体对外界做功，对外界做功，W0W0W0。 （2 2）内能变化与温度变化的关系：内能增）内能变化与温度变化的关系：内能增加，温度升高，加，温度升高， 内能减少，则温度降低。内能减少，则温度降低。黄恕伯 08.6.18

22、 能量守恒定律是能量守恒定律是1919世纪自然科学的三大发现世纪自然科学的三大发现之一，在理解时要结合生活中的实际现象，体之一，在理解时要结合生活中的实际现象，体会能量守恒定律在机械运动、热运动、电磁运会能量守恒定律在机械运动、热运动、电磁运动等不同形式运动中的不同表现形式。应用能动等不同形式运动中的不同表现形式。应用能量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题量守恒的观点来分析物理现象、解决物理问题是物理教学中很重要的内容，应引起重视。是物理教学中很重要的内容，应引起重视。 在利用能量转化与守恒定律解题时，要搞清过在利用能量转化与守恒定律解题时，要搞清过程中有几种形式的能在转化或转移，分析初、

23、程中有几种形式的能在转化或转移，分析初、末状态的能量末状态的能量E E初、初、E E末或确定能量的变化量末或确定能量的变化量E E增、增、E E减各为多少，再由减各为多少，再由E E初初=E=E末或末或E E增增= =E E减列式求解减列式求解。黄恕伯 08.6.18第第4 4节节 热力学第二定律热力学第二定律 一、教学目标：一、教学目标： 1 1、知识和技能：、知识和技能： （1 1）知道涉及热现象的宏观过程是具有方）知道涉及热现象的宏观过程是具有方向性的。向性的。 （2 2）知道并理解热力学第二定律的两种经）知道并理解热力学第二定律的两种经典表述。典表述。 （3 3）能运用热力学第二定律解

24、释自然界中）能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及方向性问题。的能量转化、转移以及方向性问题。 （4 4）能用热力学第二定律解释第二类永动）能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因。机不能制造成功的原因。黄恕伯 08.6.18 2 2、过程与方法、过程与方法 运用热力学第二定律解决一些实际问题，运用热力学第二定律解决一些实际问题，培养将物理知识应用于现实生活的能力。培养将物理知识应用于现实生活的能力。3 3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观： 体会热力学第二定律对于人类实践的指导体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义意义。二、教学重点、难点二、教学重点、难点

25、 ： 重点：热力学第二定律内容的理解重点：热力学第二定律内容的理解 难点：热力学第二定律的开尔文表述。难点：热力学第二定律的开尔文表述。黄恕伯 08.6.18三、教材分析与教学建议：三、教材分析与教学建议： 本节介绍热力学第二定律，该定律与本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律对自然过程没论基础，热力学第一定律对自然过程没有任何限制，只指出在任何热力学过程有任何限制，只指出在任何热力学过程中能量会守恒。热力学第二定律解决哪中能量会守恒。热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学中要注意讲清两些过程可以发生，教学中

26、要注意讲清两者的关系。者的关系。 黄恕伯 08.6.18 引导学生从熟悉的实例出发，研究与引导学生从熟悉的实例出发，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，分子热运动有关的过程的方向性问题，归纳出其中共同的特征：过程的不可逆归纳出其中共同的特征：过程的不可逆性。在热力学第二定律的表述中，要注性。在热力学第二定律的表述中，要注意引导学生分析其中关键的字眼意引导学生分析其中关键的字眼“自发自发地地”、“不产生其他影响不产生其他影响”的涵义。的涵义。 本节课的难点在于如何理解热力学第二本节课的难点在于如何理解热力学第二定律的开尔文表述。教学中尽可能多地让定律的开尔文表述。教学中尽可能多地让学生分析实

27、例，再借助于一些多媒体素材，学生分析实例，再借助于一些多媒体素材，从正、反两方面帮助学生形成对热学现象从正、反两方面帮助学生形成对热学现象中的过程认识。中的过程认识。黄恕伯 08.6.18第第5 5节节 热力学第二定律的微观解释热力学第二定律的微观解释 一、教学目标：一、教学目标： 1 1、知识和技能：、知识和技能： （1 1）了解有序和无序，知道两者是相对的。）了解有序和无序，知道两者是相对的。 （2 2）知道宏观态与微观态，知道宏观态对）知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的对应关系。应的微观态的数目与无序程度的对应关系。 （3 3）知道熵的概念，初步了解熵是描述系）

28、知道熵的概念，初步了解熵是描述系统无序程度的物理量。了解熵增加原理，知统无序程度的物理量。了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述。道它是热力学第二定律的另一种表述。 （4 4）能用熵增加原理解释生活中的一些现）能用熵增加原理解释生活中的一些现象。象。黄恕伯 08.6.18 2 2、过程与方法、过程与方法 学习统计的思想和方法学习统计的思想和方法3 3、情感、态度与价值观：、情感、态度与价值观： 通过对热力学第二定律微观意义的探究，通过对热力学第二定律微观意义的探究，提高学生的科学素养。提高学生的科学素养。二、教学重点、难点二、教学重点、难点 ： 熵的概念的建立、热力学第二定律的微观

29、熵的概念的建立、热力学第二定律的微观意义。意义。 黄恕伯 08.6.18三、教材分析与教学建议：三、教材分析与教学建议： 本节从演示实验出发，介绍了焦耳本节从演示实验出发，介绍了焦耳所做的研究功和内能关系的实验，根据所做的研究功和内能关系的实验，根据绝热过程中做功的数量仅由过程的始末绝热过程中做功的数量仅由过程的始末两个状态决定，不依赖于做功的具体过两个状态决定，不依赖于做功的具体过程和方式，采用类比法引入了内能的宏程和方式，采用类比法引入了内能的宏观概念。根据功是能量转化的量度，得观概念。根据功是能量转化的量度，得出绝热过程中做功与系统内能变化之间出绝热过程中做功与系统内能变化之间的关系。的

30、关系。 黄恕伯 08.6.18 热力学第二定律以宏观事实为基础为基础，热力学第二定律以宏观事实为基础为基础，告诉我们热学现象和热学过程应遵循的规律，告诉我们热学现象和热学过程应遵循的规律，本节是从微观的角度说明，为什么涉及热运本节是从微观的角度说明，为什么涉及热运动的宏观过程会有这样的方向性。动的宏观过程会有这样的方向性。 课本中运用统计的思想和方法介绍热力学课本中运用统计的思想和方法介绍热力学的微观解释，概念性较强，学生不易理解。的微观解释，概念性较强，学生不易理解。黄恕伯 08.6.18 “ “有序有序”、“无序无序”、“宏观态宏观态”、“微微观态观态”这四个概念可结合生活经验，比如：排这四个概念可结合生活经验，比如：排队、教室坐座位等例子说明这四个概念，将认队、教室坐座位等例子说明这四个概念，将