2022年高二物理 第十一章《分子热运动能量守恒》第六节 热力学第二定律（2）教案 旧人教版

2022年高二物理 第十一章分子热运动 能量守恒第六节 热力学第二定律（2）教案 旧人教版教学目标 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.二、能力目标：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：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的各种能源，必须遵循自然界的规律.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.教学难点热力学定律的不同表述及物理实质教学方法阅读法、分析归纳法、讲练法教学用具 投影仪、投影片、录像带课时安排1课时教学过程一、引入新课投影地球上海水的总质量约为1.41018 t，当海水的温度降低0.1 ，放出多少焦的热量？假设每个核电站的功率为100万千瓦，则这些热量相当于多少个这样的电站一年的发电量？学生解答得到：这些海水的温度降低0.1 ，能放出5.81023 J的热量，这相当于 1800万个功率为100 万千瓦的核电站一年的发电量.教师既然海水能放出这么多的能量，为什么人们不去研究这种新能源呢？原来这样做是不可能的，这涉及到物理学的一个基本定律，这就是本节要学习的热力学第二定律.二、新课教学（一）热传导的方向性问两个温度不同的物体互相接触时，将会出现什么现象？学生两个温度不同的物体互相接触时，热量将从高温物体传给低温物体，使高温物体温度降低，低温物体温度升高.教师上述过程中热量是自发地从高温物体传给低温物体的，我们所说的“自发地”指的是没有任何的外界影响或者帮助.问那么，同学们见过热量从低温物体传给高温物体的实例吗？学生电冰箱能够把热量从低温物体传给高温物体教师电冰箱能够把热量从低温物体传给高温物体，在该过程中电冰箱要消耗电能，一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了，相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高.总结热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反方向却不能自发地进行，要实现相反方向的过程.必须借助外界的帮助.因而要产生其他影响或引起其他变化.（二）第二类永动机问一个在水平地面上运动的物体，撤去外力作用后，为什么会停下来？ 在这个过程中，能量是如何转化的？学生在水平地面上运动的物体，撤去外力后，由于克服摩擦力做功，所以最后会停下来；在上述过程中，物体的动能转化为内能.教师现在，我们假想：发明一种热机，用它把物体与地面摩擦所生的热量都吸收过来，并用来对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其他变化，这是否可能？学生阅读课文，分组讨论学生汇报讨论结果教师总结通过同学们的分析，我们得到：实际上，热机不能把它得到的内能转化为机械能，因为热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器放热，不可避免地要由工作物质带走一部分热量Q，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百地转化为机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中.放映热机工作的录像资料，加深学生的理解教师人们把这种从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功而不引起其他变化的热机叫第二类永动机.第二类永动机虽不违背守恒定律，但是也失败了.第二类永动机不可能制成，表示机械能和内能的转化过程具有方向性，也就是说机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化.（三）热力学第二定律演示如图所示的连通容器，A中装有红棕色NO2气体，B是真空，打开阀门K，观察发生的现象.现象我们看到A中的气体自发地向容器B中膨胀，最后两个容器都充满气体问A、B中的气体是否会自发地分开呢？学生不会自发地分开教师上述实验说明热学中的扩散现象具有方向性，我们把类似的具有方向性的现象进行概括，就得到了热力学第二定律.学生阅读课文，并解答思考题投影1.热力学第二定律常见的两种表述方式是什么？2.热力学第二定律对我们认识自然、利用自然有什么重要意义？3.什么是能量耗散？能量耗散反映了什么问题？学生回答1.热力学第二定律的两种常见表述是：第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体.而不引起其他变化.第二种表述：不可能从单一热源吸热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化.2.热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，即自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性3我们没有办法把流散的能量重新收集起来加以利用，这种现象叫能量耗散，能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性.强化训练讨论：热力学第一定律和热力学第二定律的关系.参考解答热力学第一定律和第二定律都自然界中独立的定律，热力学第二定律是第一定律的补充. 1.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，而热量不能通过一循环全部变为功，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动地传向高温热源，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间的问题，提出了不同温度差下，相同的热量效果是不一样的，有必要加以区分.三、小结 这一节我们又学习了热学方面的几个重要规律，热力学第二定律的不同表述及其物理实质是学习的重点和难点，还要学会用热力学第二定律的结论解释一些现象。四、布置作业：课后练习五、板书设计：（一）热传导的方向性（二）第二类永动机（三）热力学第二定律