2019-2020年高二物理 第十一章《分子熱運(yùn)動(dòng) 能量守恒》第六節(jié) 熱力學(xué)第二定律（1）教案 舊人教版.doc

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2019-2020年高二物理 第十一章《分子熱運(yùn)動(dòng) 能量守恒》第六節(jié) 熱力學(xué)第二定律（1）教案 舊人教版 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo)： 1．了解熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性。 2．了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可制成。 3．了解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。 4．了解什么是能量耗散。 二、能力目標(biāo)： 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。 三、德育目標(biāo): 具有對(duì)科學(xué)的求知欲，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理，有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用與日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識(shí)。 教學(xué)重點(diǎn) 熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì). 教學(xué)難點(diǎn) 第二類永動(dòng)機(jī)不可制成的物理實(shí)質(zhì). 教學(xué)方法 教師講解與學(xué)生課堂自學(xué)結(jié)合，并討論歸納。 教學(xué)用具 投影儀，大屏幕，相關(guān)圖片. 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 一、引入新課: 有這樣一個(gè)有趣的問(wèn)題：地球上有大量海水，它的總質(zhì)量約為1.41018t，只要這些海水的溫度降低0.1℃，就能放出5.81023J的熱量，這相當(dāng)于1800萬(wàn)個(gè)核電站一年的發(fā)電量．為什么人們不去研究這種“新能源”呢？原來(lái)，這樣做是不可能的．這涉及物理學(xué)的一個(gè)基本定律，就是本節(jié)要討論的熱力學(xué)第二定律。 【板書】第七節(jié) 熱力學(xué)第二定律 二、新課教學(xué): [學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀、討論]： 思考： 1、何為熱傳導(dǎo)的方向性？ 2、什么是第二類永動(dòng)機(jī)？它違背了什么規(guī)律？ 3、何為熱力學(xué)第二定律？它有幾種表述方法？ 歸納： Ⅰ、熱傳導(dǎo)的方向性： 高溫物體只能“自發(fā)地”將熱量傳給低溫物體，而低溫物體必須要依靠外界的輔助才能將熱量傳給高溫物體。 Ⅱ、第二類永動(dòng)機(jī) １、沒(méi)有冷凝器的能從單一熱源吸收熱量并全部用來(lái)做功而不引起其他變化的熱機(jī)。 ２、特征：符合能量守恒定律；不可能引起其他變化 。 ３、結(jié)論：機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，盡管機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其它變化 Ⅲ、熱力學(xué)第二定律 表述一：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不產(chǎn)生其他變化。（按熱傳導(dǎo)的方向性表述） 表述二：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。（按能量轉(zhuǎn)化的方向性表述） 小結(jié)：熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性，使得它成為獨(dú)立于熱力學(xué)第一定律的一個(gè)重要的自然規(guī)律．熱力學(xué)第二定律在物理、化學(xué)、生物等學(xué)科中有重要的應(yīng)用，它對(duì)于我們認(rèn)識(shí)自然和利用自然有重要的指導(dǎo)意義。 Ⅳ、能量耗散 在自然界中的宏觀過(guò)程由于方向性，使得能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中不可能使轉(zhuǎn)化后的能量全部加以利用，總會(huì)有一部分能量會(huì)流散，這種現(xiàn)象叫能量耗散。 讓學(xué)生合上書本，思考并回答問(wèn)題 1．電冰箱內(nèi)部的溫度比外部低，為什么致冷系統(tǒng)還能不斷地把箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣？這個(gè)事實(shí)說(shuō)明了什么？ 這是因?yàn)殡姳湎牧穗娔?，?duì)致冷系統(tǒng)做了功(下圖所示，投影)．一旦切斷電源，電冰箱就不能把箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣了．相反，外界的熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱，使箱內(nèi)的溫度逐漸升高． 我們看到，熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有方向性的，這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進(jìn)行．要實(shí)現(xiàn)相反方向的過(guò)程，必須借助外界的幫助，因而產(chǎn)生其他影響或引起其他變化． 2．能否生產(chǎn)出效率可達(dá)到100％的熱機(jī)？為什么？ 氣缸中的氣體得到燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量Q1，推動(dòng)活塞做功W，然后排出廢氣，同時(shí)把熱量Q2散發(fā)到大氣中．由能量守恒定律知道Q1=W+Q2．我們把熱機(jī)做的功W和它從熱源吸收的熱量Q1的比值叫做熱機(jī)的效率，用η表示效率，則有， 只有當(dāng)氣缸中工作物質(zhì)的溫度比大氣溫度高時(shí)內(nèi)燃機(jī)才能工作，所以Q2這部分熱量是不可避免的．熱機(jī)工作時(shí)，總要向冷凝器散熱，總要由工作物質(zhì)帶走一部分熱量Q2(如下圖，投影)，所以總有Q1＞W(wǎng)．因此，熱機(jī)的效率不可能達(dá)100％． 3．能量耗散和能量守恒是否矛盾？試舉例說(shuō)明。 不矛盾。比如流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功，由于磨盤之間的摩擦、磨盤和糧食之間的摩擦和擠壓，磨盤、糧食的溫度升高，水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成了內(nèi)能．這些內(nèi)能最終流散到周圍的環(huán)境中．我們沒(méi)有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用．這種現(xiàn)象叫做能量的耗散，而總能量并沒(méi)有減少。電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，電能又在燈泡中轉(zhuǎn)變成光能．光被墻壁吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用．火爐把屋子烤暖，這時(shí)高溫物體的內(nèi)能變成低溫物體的內(nèi)能．誰(shuí)也不能把這些散失的能量重新收集到火爐中再次用來(lái)取暖． 自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性，能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出這種方向性，與能量守恒定律是不矛盾的。 三、小結(jié)： 通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了熱傳導(dǎo)過(guò)程的方向性、第二類永動(dòng)機(jī)、熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法以及能量耗散,重點(diǎn)在于理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述方法及其內(nèi)涵。大家課下要多看課本，掌握好這些內(nèi)容。 四、布置作業(yè)： 課后習(xí)題 五、板書設(shè)計(jì)： 1、熱傳導(dǎo)的方向性： 2、第二類永動(dòng)機(jī)： 3、熱力學(xué)第二定律：