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1、2022年高二物理 第十一章《分子熱運動 能量守恒》第六節(jié) 熱力學第二定律（2）教案 舊人教版
教學目標
一、知識目標：
1.了解熱傳導過程的方向性.
2.了解什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可能制成.
3.了解熱力學第二定律的兩種不同表述，以及這兩種表述的物理實質.
4.了解什么是能量耗散.
二、能力目標：
培養(yǎng)學生通過日常生活現(xiàn)象概括物理規(guī)律的能力.
三、德育目標：
通過第二類永動機不可能制成的教學，教育學生要有效地利用自然界提供的的各種能源，必須遵循自然界的規(guī)律.
教學重點
1.熱力學第二定律的兩種不同表述，以及兩種表述的物理實質.
2.第二類永
2、動機及其不能制成的原因.
教學難點
熱力學定律的不同表述及物理實質
教學方法
閱讀法、分析歸納法、講練法
教學用具
投影儀、投影片、錄像帶
課時安排
1課時
教學過程
一、引入新課
［投影］地球上海水的總質量約為1.4×1018 t，當海水的溫度降低0.1 ℃，放出多少焦的熱量？
假設每個核電站的功率為100萬千瓦，則這些熱量相當于多少個這樣的電站一年的發(fā)電量？
［學生解答］
得到：這些海水的溫度降低0.1 ℃，能放出5.8×1023 J的熱量，這相當于 1800萬個功率為100 萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量.
［教師］既然海水能放出這么多的能量，為什么
3、人們不去研究這種新能源呢？原來這樣做是不可能的，這涉及到物理學的一個基本定律，這就是本節(jié)要學習的熱力學第二定律.
二、新課教學
（一）熱傳導的方向性
［問］兩個溫度不同的物體互相接觸時，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？
［學生］兩個溫度不同的物體互相接觸時，熱量將從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體溫度降低，低溫物體溫度升高.
［教師］上述過程中熱量是自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體的，我們所說的“自發(fā)地”指的是沒有任何的外界影響或者幫助.
［問］那么，同學們見過熱量從低溫物體傳給高溫物體的實例嗎？
［學生］電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體
［教師］電冰箱能夠把熱量從低溫物體傳給高溫物體，
4、在該過程中電冰箱要消耗電能，一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內部的熱量傳給外界的空氣了，相反，外界的熱量會自發(fā)地傳給電冰箱，使其溫度逐漸升高.
［總結］熱傳導的過程是有方向性的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反方向卻不能自發(fā)地進行，要實現(xiàn)相反方向的過程.必須借助外界的幫助.因而要產(chǎn)生其他影響或引起其他變化.
（二）第二類永動機
［問］一個在水平地面上運動的物體，撤去外力作用后，為什么會停下來？ 在這個過程中，能量是如何轉化的？
［學生］在水平地面上運動的物體，撤去外力后，由于克服摩擦力做功，所以最后會停下來；
在上述過程中，物體的動能轉化為內能.
［教師］現(xiàn)在，我們假想：
5、發(fā)明一種熱機，用它把物體與地面摩擦所生的熱量都吸收過來，并用來對物體做功，將內能全部轉化為動能，使因摩擦停止運動的物體在地面上重新運動起來，而不引起其他變化，這是否可能？
［學生閱讀課文，分組討論］
［學生匯報討論結果］
［教師總結］通過同學們的分析，我們得到：實際上，熱機不能把它得到的內能轉化為機械能，因為熱機必須有熱源和冷凝器，熱機工作時，總要向冷凝器放熱，不可避免地要由工作物質帶走一部分熱量Q，即使是理想熱機，沒有摩擦，也沒有漏氣等能量損失，它也不可能把吸收的熱量百分之百地轉化為機械能，總要有一部分熱量散發(fā)到冷凝器中.
［放映熱機工作的錄像資料，加深學生的理解］
［教師］人們把
6、這種從單一熱源吸收的熱量，可以全部用來做功而不引起其他變化的熱機叫第二類永動機.
第二類永動機雖不違背守恒定律，但是也失敗了.
第二類永動機不可能制成，表示機械能和內能的轉化過程具有方向性，也就是說機械能可以全部轉化為內能，但內能卻不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化.
（三）熱力學第二定律
［演示］如圖所示的連通容器，A中裝有紅棕色NO2氣體，B是真空，打開閥門K，觀察發(fā)生的現(xiàn)象.
［現(xiàn)象］我們看到A中的氣體自發(fā)地向容器B中膨脹，最后兩個容器都充滿氣體
［問］A、B中的氣體是否會自發(fā)地分開呢？
［學生］不會自發(fā)地分開
［教師］上述實驗說明熱學中的擴散現(xiàn)象具有方向性，我們把
7、類似的具有方向性的現(xiàn)象進行概括，就得到了熱力學第二定律.
［學生閱讀課文，并解答思考題］
［投影］
1.熱力學第二定律常見的兩種表述方式是什么？
2.熱力學第二定律對我們認識自然、利用自然有什么重要意義？
3.什么是能量耗散？能量耗散反映了什么問題？
［學生回答］
1.熱力學第二定律的兩種常見表述是：
第一種表述：
不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體.而不引起其他變化.
第二種表述：
不可能從單一熱源吸熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化.
2.熱力學第二定律揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，即自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性
3我們沒有辦法
8、把流散的能量重新收集起來加以利用，這種現(xiàn)象叫能量耗散，能量耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性.
［強化訓練］
討論：熱力學第一定律和熱力學第二定律的關系.
參考解答
熱力學第一定律和第二定律都自然界中獨立的定律，熱力學第二定律是第一定律的補充. 1.第一定律只指出了η不大于100%，而第二定律指出的是η不等于100%，說明功可以全部變?yōu)闊?，而熱量不能通過一循環(huán)全部變?yōu)楣?，即機械能和內能是有區(qū)別的.
2.第一定律指出了熱功等效和轉換關系，指出任何過程能量必須守恒
第二定律指出的是：并非所有能量守恒過程都能實現(xiàn)，低溫熱源的熱量就不能自動地傳向高溫熱源，揭示了過程進行的方向和條件.
3.第一定律沒有溫度的概念，第二定律中有了溫度的概念，提出了在高溫熱源和低溫熱源間的問題，提出了不同溫度差下，相同的熱量效果是不一樣的，有必要加以區(qū)分.
三、小結
這一節(jié)我們又學習了熱學方面的幾個重要規(guī)律，熱力學第二定律的不同表述及其物理實質是學習的重點和難點，還要學會用熱力學第二定律的結論解釋一些現(xiàn)象。
四、布置作業(yè)：
課后練習
五、板書設計：
（一）熱傳導的方向性
（二）第二類永動機
（三）熱力學第二定律
2022年高二物理 第十一章《分子熱運動能量守恒》第六節(jié) 熱力學第二定律（2）教案 舊人教版
