選修3-3熱學教材分析(最新)課件

人教版高中物理3-3模塊

教材分析和教學建議湯守平2014.5.5教科版高中物理3-3模塊

教材分析和教學建議人教版高中物理3-3模塊

教材分析和教學建議湯守平21二、考試說明的要求三、教學與課時建議四、教材編寫特點五、知識結(jié)構(gòu)、課程標準解讀及教學建議一、2013高考及2014一模試題二、考試說明的要求三、教學與課時建議四、教材編寫特點五、知識213.下列說法正確的是()

A.液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動

B.液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動

C.物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加

D.物體對外界做功，其內(nèi)能一定減少2013北京高考13.下列說法正確的是()2013北京高考320．給一定質(zhì)量、溫度為0℃的水加熱，在水的溫度由0℃上升到4℃的過程中，水的體積隨著溫度升高反而減小，我們稱之為“反常膨脹”。某研究小組通過查閱資料知道：水分子之間存在一種結(jié)合力，這種結(jié)合力可以形成多分子結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，水分了之間也存在相互作用的勢能。在水反常膨脹的過程中，體積減小是由于水分子之間的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但所有水分子間的總勢能是增大的。關(guān)于這個問題的下列說法中正確的是

A．水分子的平均動能減小，吸收的熱量一部分用于分子間的結(jié)合力做正功

B．水分子的平均動能減小，吸收的熱量一部分用于克服分子間的結(jié)合力做功

C．水分子的平均動能增大，吸收的熱量一部分用于分子間的結(jié)合力做正功

D．水分子的平均動能增大，吸收的熱量一部分用于克服分子間的結(jié)合力做功朝陽區(qū)一模20．給一定質(zhì)量、溫度為0℃的水加熱，在水的溫度由0℃上升到413.下列說法正確的是A．布朗運動就是液體分子的熱運動B．物體的溫度越高，分子的平均動能越大C．對一定質(zhì)量氣體加熱，其內(nèi)能一定增加D．氣體壓強是氣體分子間的斥力產(chǎn)生的豐臺區(qū)一模13.下列說法正確的是豐臺區(qū)一模521．（1）（6分）在做“用油膜法估測分子大小”的實驗中，已知實驗室中使用的酒精油酸溶液的濃度為A，N滴溶液的總體積為V。在淺盤中的水面上均勻撒上痱子粉，將一滴溶液滴在水面上，待油膜穩(wěn)定后，在帶有邊長為a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的輪廓(如圖所示)，測得油膜占有的正方形小格個數(shù)為X。①用以上字母表示油酸分子的大小

d=_____________。

②從圖中數(shù)得

X=

_________________。痱子粉東城區(qū)一模62（60～65均給分）21．（1）（6分）在做“用油膜法估測分子大小”的實驗中，已613.下列說法中正確的是A．隨分子間距離增大，引力減小但斥力增大B．溫度是分子熱運動平均動能的標志C．外界對系統(tǒng)做功，其內(nèi)能一定增加D.物體系統(tǒng)從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加西城區(qū)一模13.下列說法中正確的是西城區(qū)一模713．關(guān)于分子動理論和物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是A．液體分子的無規(guī)則運動稱為布朗運動B．物體的溫度升高，物體內(nèi)大量分子熱運動的平均動能增大C．物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加D．氣體的溫度升高，氣體的壓強一定增大海淀區(qū)一模13．關(guān)于分子動理論和物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是815．下列說法正確的是A．布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動B．布朗運動是指液體中懸浮顆粒的無規(guī)則運動C．溫度降低，物體內(nèi)每個分子的動能一定減小D．溫度低的物體內(nèi)能一定小石景山區(qū)一模15．下列說法正確的是石景山區(qū)一模9主題內(nèi)容要求說明十一熱學68.分子動理論的基本觀點:物質(zhì)是由大量分子組成的,分子的熱運動，布朗運動，分子間的相互作用力69.阿伏伽德羅常數(shù)，溫度和氣體壓強的微觀意義,熱力學溫度70.分子間的相互作用勢能，內(nèi)能71.熱力學第一定律72.能量守恒定律116.油膜法估測分子大?、駥λ兄R要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問題中識別和直接使用，與課程標準中“了解”和“認識”相當。

二、考試說明的分析主題內(nèi)容要求說明十一68.分子動理論的基本觀點:物10

第一章分子動理論與統(tǒng)計思想

1.1物體是由大量分子組成的

1.2學生實驗：用油膜法測油酸分子的大小.1.3分子的熱運動

1.4分子間的相互作用力

第三章固體和液體2.3晶體和非晶體

2.2半導(dǎo)體

2.3液晶

2.4液體的表面張力2.5飽和汽與未飽和汽第二章氣體

2.1初識分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律2.2溫度內(nèi)能氣體的壓強

2.3氣體實驗定律

2.4氣體實驗定律的微觀解釋及圖像.2.5理想氣體

第四章能量守恒與熱力學定律

4.1能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)

4.2熱力學第一定律

4.3宏觀過程的方向性

4.4熱力學第二定律

4.5初識熵

第五章能源與可持續(xù)性發(fā)展

5.1能源與人類生存的關(guān)系

5.2能源利用與環(huán)境問題

5.3可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略三、教學內(nèi)容與課時建議第一章分子動理論與統(tǒng)計思想第三章固體和液11選修3-3熱學教材分析(最新)課件12選修3-3課時分配第一節(jié)物體是由大量分子組成的2課時第二節(jié)分子的熱運動1課時第三節(jié)分子間的相互作用力1課時第四節(jié)統(tǒng)計規(guī)律1課時第五節(jié)溫度、內(nèi)能1課時第六節(jié)氣體1課時第七節(jié)熱力學第一定律1課時第八節(jié)熱力學第二定律1課時章節(jié)復(fù)習1課時選修3-3課時分配第一節(jié)物體是由大量分子組成的2課時第13教科書是根據(jù)廣泛的、統(tǒng)一的讀者對象編寫的，不可能對城鄉(xiāng)差別、地域差別、學生認知水平的差別和情感態(tài)度的差別等某一個方面做具體的關(guān)照。然而，教師所面對的學生卻是具體的、有特點的，因此教師只有把《課程標準》的目標、理念和要求，把教科書的教學內(nèi)容和所體現(xiàn)的教學方法，轉(zhuǎn)化為符合自身特點的教學設(shè)計，才能有效地達到新的課程目標。

只有自己最清楚:什么才是適合自己的？教學建議：教科書是根據(jù)廣泛的、統(tǒng)一的讀者對象編寫的，不可能14教學建議：

1、明確初中所學，降低教學難度。

2、抓住“能量、統(tǒng)計”教學主線，遵循學生的認知規(guī)律，突出主干知識的研究，理清思路，注意重點知識細節(jié)落實到位。

3、以觀察實驗（事實）為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學生的能力為重點,突出物理學科特點

4、使物理貼近學生生活、聯(lián)系社會實際教學建議：1、明確初中所學，降低教學難度。2、抓住“15

繼承了必修教科書的編寫思想，即：循序漸進、改變學習方式、貫穿探究精神、增強實踐意識、重視科學思想與科學方法、滲透情感態(tài)度價值觀的教育等幾個方面。

四.教材結(jié)構(gòu)及編寫特點：熱運動的問題宏觀微觀分子動理論與統(tǒng)計思想

固體液體和氣體

熱力學定律與能量守恒

能源與可持續(xù)發(fā)展

能量首次涉及聯(lián)系生活實際繼承了必修教科書的編寫思想，四.教材結(jié)構(gòu)及編寫特16（一）分子動理論、統(tǒng)計思想與氣體的總體要求1.內(nèi)容標準

（1）認識分子動理論的基本觀點，知道其實驗依據(jù)。知道阿伏加德羅常數(shù)的意義。

五.課程標準解讀及教學建議1“知道其實驗依據(jù)”指的是能用實驗說明分子動理論的基本觀點。如布朗運動有利地證實了分子的無規(guī)則運動。

“認識分子動理論的基本觀點”要求學生能用分子動理論的基本觀點解釋一些實驗現(xiàn)象。

滲透物理學研究方法的教育，如估測油酸分子的大小，體會建立模型和估測方法在研究物理問題中的應(yīng)用。

知道阿伏加德羅常數(shù)的意義。阿伏加德羅常數(shù)是一個重要常數(shù)，它是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁，重點知識（一）分子動理論、統(tǒng)計思想與氣體的總體要求五.課程標準解讀及17分子動理論教學建議：理清教學思路，做好細節(jié)處理教學關(guān)鍵和重點、核心所在分子動理論教學建議：理清教學思路，做好細節(jié)處理教學關(guān)鍵18第一節(jié)物體是由大量分子組成的基本要求1、知道物體是由大量分子組成的2、認識分子的簡化模型，理解用油膜法測油酸分子大小的原理。3、知道分子大小的數(shù)量級，知道阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值。發(fā)展要求理解阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁，會用這個常數(shù)進行有關(guān)的計算或估算。?第一節(jié)物體是由大量分子組成的基本要求1、知道物體是由大量分19為什么？分子多大呢？能否用實驗測量？油膜法水油酸分子d如何得知油酸體積？如何得知油膜面積？微觀宏觀橋求分子的個數(shù)？為什么？分子多大呢？能否用實驗測量？油膜法水油酸分子d如何得20實驗：用油膜法估測分子的大小基本要求1、知道實驗原理，知道分子球形模型和單分子層模型。2、會測定一滴油滴的體積，并根據(jù)稀釋比例計算一滴油中純油酸的體積。3、會描繪油膜形狀，知道油膜面積的確定方法。4、能夠根據(jù)測定的結(jié)果計算？

油酸分子的大小。發(fā)展要求1、經(jīng)歷用油膜法測分子大小的實驗過程，體會模型和估算方法在研究物理問題中的應(yīng)用。2、知道油酸為什么必須進行稀釋。說明1、不要求知道油滴擴展成油膜的機理。2、不要求知道油酸的分子結(jié)構(gòu)。實驗：用油膜法估測分子的大小基本要求1、知道實驗原理，知道分21

教學中要關(guān)注學生的學習過程，而不只是關(guān)注學生在該過程中所獲得的結(jié)論。應(yīng)該明確，學生經(jīng)歷某一過程（如實驗、探究、觀察、調(diào)查、閱讀等），這本身就是學習目標之一，學生按要求經(jīng)歷了這一過程，就是完成了這個目標，有時并不在意學生在這個過程中所獲得的知識結(jié)論如何。隨著時間的推移，知識的結(jié)論會因使用頻率的減少而逐漸淡忘，但他們所獲得的體驗和感悟卻會在新的學習過程中得到加強和深化，成為他們學習素質(zhì)的組成部分。建議：有時間最好做實驗實驗視頻教學中要關(guān)注學生的學習過程，而不只是關(guān)注學生在該22第三節(jié)分子的熱運動基本要求1、了解擴散現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。2、知道布朗運動及其產(chǎn)生的原因。3、知道分子熱運動及溫度的關(guān)系。發(fā)展要求知道布朗運動與分子熱運動的區(qū)別與聯(lián)系。說明氣體中的布朗運動不作要求。第三節(jié)分子的熱運動基本要求1、了解擴散現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因。23

無規(guī)則永不停息(顆粒)在液體和氣體中發(fā)生無規(guī)則永不停息(分子)在液體和固體氣體中發(fā)生物理學中把分子永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動。布朗運動擴散現(xiàn)象間接說明直接說明不是

是溫度越高顆粒越小現(xiàn)象越明顯溫度越高，現(xiàn)象越明顯

分子的熱運動應(yīng)清楚的知識點無規(guī)則永不停息(顆粒)在液體和氣體中發(fā)生無24擴散現(xiàn)象10天20天30天硫酸銅和水的擴散金塊鉛塊五年后金塊鉛塊疊放在一起鉛塊金塊實驗前紅墨水在冷熱水擴散問題:什么是擴散?擴散發(fā)生在哪些物體之間?擴散原因?說明什么?影響擴散快慢的因素?溴蒸汽的擴散擴散現(xiàn)象10天20天30天硫酸銅和水的擴散金塊鉛塊五年25一.擴散現(xiàn)象1.定義：氣體.液體.固體之間．4.影響因素：3.擴散原因：5.直接說明:茶葉蛋不同物質(zhì)相互接觸時彼此進入對方的現(xiàn)象叫做擴散。2.擴散現(xiàn)象發(fā)生在:分子運動所致溫度越高，擴散現(xiàn)象越明顯

(1)分子總是不停地做無規(guī)則運動

(2)分子間有間隙一.擴散現(xiàn)象1.定義：氣體.液體.固體之間．4.影響因素：326二.布朗運動1．布朗運動：懸浮在液體(氣體）中的固體微粒（不是分子）永不停息的無規(guī)則運動叫做布朗運動．

英國植物學家追蹤一個微粒的運動(每隔30s觀察的位置用線連接起來)問題:圖中的連線是不是花粉微粒運動的實際軌跡？不是小顆粒(足夠小“肉眼看不到”)二.布朗運動1．布朗運動：懸浮在液體(氣體）中的固體微粒（不27第四節(jié)分子間的作用力基本要求1、知道分子之間存在空隙。2、知道分子間同時存在引力和斥力。3、知道分子力與分子間距的定性關(guān)系。發(fā)展要求知道分子動理論是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎(chǔ)，會用分子動理論解釋簡單的熱現(xiàn)象。說明第四節(jié)分子間的作用力基本要求1、知道分子之間存在空隙。發(fā)展28引導(dǎo)分析分子力與分子間距離(r)的關(guān)系F引F引F斥F斥r0F引F引F斥F斥F斥F引F引F斥1）當r=r0=10-10m時F引＝F斥，分子力F分＝0，處于平衡狀態(tài)2）當r＜r0時，隨r的減小，?3）當r＞r0時，隨r的增加，

?4）當r=10r0=10-9m時?注意：一般氣體不考慮分子力注意：壓縮氣體也需要力，不說明分子間存在斥力作用，是氣體分子對容器壁（活塞）產(chǎn)生的壓力(壓強增大）.引分子力與分子間距離(r)的關(guān)系F引F引F斥F斥r0F引F引29FF斥F引0r深入理解：分子力和分子間距離的關(guān)系曲線縱軸表示分子間的作用力正值表示F斥橫軸表示分子間的距離負值表示F引F分r0問題:你能畫出分子力(引力和斥力的合力)和r的關(guān)系曲線嗎？FF斥F引0r深入理解：分子力和分子間距離的關(guān)系曲線縱軸30第二單元知識結(jié)構(gòu)分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律淡化處理第二單元知識結(jié)構(gòu)分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律淡化處理31（2）了解分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律。認識溫度是分子平均動能的標志。理解內(nèi)能的概念。

第二單元透視第二要求學生認識“溫度是分子平均動能的標志”。不僅要知道氣體分子的速率分布規(guī)律與溫度有關(guān)，而且能解釋為什么溫度變化,分子的平均動能也隨之變化。

第三要求學生理解內(nèi)能的概念。這里的“理解”指的是知道物體的內(nèi)能的定義以及內(nèi)能與什么因素有關(guān)，能分析、判斷具體實例中物體的內(nèi)能是否發(fā)生變化、為什么發(fā)生變化等問題。

第一要求學生了解分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律。如通過某種氣體分子在一定溫度下速率分布情況，體會盡管每個分子的速率有大有小，但就大量分子的整體來說，分子的速率卻按照一定的規(guī)律分布，這種大量分子整體表現(xiàn)出來的規(guī)律稱為統(tǒng)計規(guī)律。課標要求的比較高題中多有涉及（2）了解分子運動速率的統(tǒng)計分布規(guī)律。認識溫度是分子平32（3）用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體壓強。要求:首先能從微觀角度用分子動理論解釋氣體壓強產(chǎn)生的原因；其次能從宏觀角度應(yīng)用力學知識和統(tǒng)計的觀點分析氣體壓強的大小。注意不要求推導(dǎo)氣體壓強的表達式。（4）通過實驗，了解氣體實驗定律，知道理想氣體模型。用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體壓強和氣體實驗定律。要求屬于“了解”水平，注意不做繁瑣的計算，避免出現(xiàn)“繁”、“難”的試題。要求學生能夠用分子動理論和統(tǒng)計觀點定性地解釋氣體的三個實驗定律。（5）知道飽和汽、未飽和汽和飽和氣壓。了解相對濕度。舉例說明空氣的相對濕度對人的生活和植物生長的影響。

（3）用分子動理論和統(tǒng)計觀點解釋氣體壓強。（4）通過實驗，了33第1節(jié)初識分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律基本要求1、經(jīng)歷投擲硬幣的實驗過程，認識大量事物出現(xiàn)的機會遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律。2、了解氣體分子運動的特點，知道氣體分子的速率分布特點。發(fā)展要求1、能列舉日常生活中遵循統(tǒng)計規(guī)律的事例。2、會對氣體實驗定律作微觀解釋。說明第1節(jié)初識分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律基本要求1、經(jīng)歷投擲硬幣的實34統(tǒng)計規(guī)律的特征道耳頓板實驗少量小球的分布每次不同大量小球的分布近似相同單個分子的運動具有無序性大量分子的運動具有規(guī)律性大量事物出現(xiàn)的機會遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律關(guān)鍵實驗教學建議：關(guān)注統(tǒng)計規(guī)律在教學中的作用---鋪墊統(tǒng)領(lǐng)建議：最好做一做統(tǒng)計規(guī)律的特征道耳頓板實驗35氧氣分子的速率分布速率區(qū)間(m?s-1)各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比0℃100以下1.4100~2008.1200~30017.0300~40021.4400~50020.4500~60015.1600~7009.2700~8004.5800~9002.0900以上0.9100℃0.75.411.917.418.616.712.97.94.63.9氣體分子的速率的分布呈中間()兩頭()溫度高,速率大的()多少

問:氣體分子運動遵從統(tǒng)計規(guī)律嗎?分子數(shù)多氧氣分子的速率分布速率區(qū)間各速率區(qū)間的分子數(shù)0℃100以下36第2節(jié)溫度內(nèi)能氣體的壓強基本要求1、進一步理解溫度是分子平均動能的標志。2、認識分子動能，知道溫度是分子平均動能的標志。3、認識分子勢能，知道分子勢能跟分子間距（物體體積）有關(guān)。4、理解內(nèi)能概念。5、知道氣體壓強的微觀意義。發(fā)展要求了解內(nèi)能和機械能的區(qū)別。說明分子力做功與分子勢能變化的關(guān)系不作要求。氣體分子運動遵從統(tǒng)計規(guī)律是前提第2節(jié)溫度內(nèi)能氣體的壓強基本要求1、進一步理解溫度是分37分子運動存在分子動能分子運動無規(guī)則(V)分子平均動能物體里所有分子動能的平均值統(tǒng)計分析1：分子動能單個分子動能無意義(各個分子速率不同）分子存在分分子運動分子平物體里所有分子動能的平均值統(tǒng)計分析138溫度是表示物體的冷熱程度．宏觀含義

微觀含義溫度是反映了大量分子的無規(guī)則運動的激烈程度。溫度越高，物體分子熱運動平均動能越大．溫度:是物體分子熱運動的平均動能的標志(正比)問題：溫度升高，分子的平均動能增大，每個分子的動能都增大嗎？不是(是大量分子的動能增大）溫度是表示宏觀含義微觀含義溫度是反映了大量39分子勢能如何由它們的相對位置決定的呢？（1）如果r＞r0,（2）如果r＜r0，（3）r=r0，分子勢能變化規(guī)律r=r0EpEpEp最小F分做正功，EP減?。籉分做負功，EP增大。類比

為何是這樣的規(guī)律呢？（w=-△Ep)分子勢能如何由它們的相對位置決定的呢？（1）如果r＞r0,400r分子勢能曲線分子力曲線FEp請畫出分子勢能曲線(規(guī)定無窮遠為零勢能面）問題:分子間距離增大（物體體積增大）分子勢能增大嗎？不能確定問題:一個分子從無窮遠處以某一動能向另一個分子靠近的過程中，這個分子的動能和勢能如何變化？r00r分子勢能曲線分子力曲線FEp請畫出分子勢能曲線(規(guī)定無窮41常見題型有兩個分子，用r表示它們之間的距離，當r=r0時，兩分子間的斥力和引力相等，使兩分子從相距很遠處（r>>r0）逐漸靠近，直至不能靠近為止（r<r0

）．在整個過程中兩分子間相互作用的勢能

A．一直增加

B．一直減小

C．先增加后減小

D．先減小后增加rr00EP常見題型有兩個分子，用r表示它們之間的距離，當r=r0時42物體的內(nèi)能:所有分子動能和分子勢能的總和與機械能的區(qū)別:一具有機械能的物體，同時也具有內(nèi)能（永不為零）；一個具有內(nèi)能的物體不一定具有機械能（二者無關(guān)）．它們之間可以轉(zhuǎn)化微觀跟分子數(shù)目N,分子平均動能EK,分子間距離r有關(guān)宏觀跟物質(zhì)的量N,溫度T,體積V有關(guān)．物體的內(nèi)能:所有分子動能和分子勢能的總和與機械能的區(qū)別:一具43模擬實驗1:與氣體分子的平均動能有關(guān)統(tǒng)計分析應(yīng)用2：影響氣體壓強大小因素模擬實驗2:與氣體分子的密集程度有關(guān)（分子數(shù)密度）

氣體分子的平均動能氣體分子的密集程度溫度有關(guān)體積有關(guān)微觀宏觀模擬實驗1:與氣體分子的平均動能有關(guān)統(tǒng)計分析應(yīng)用2：影響氣體44氣體的狀態(tài)參量

1

氣體壓強：作用于容器壁上單位面積的正壓力（力學描述）.單位：

2

體積:氣體所能達到的最大空間（幾何描述）.

單位：

3

溫度:氣體冷熱程度的量度（熱學描述）.單位：（開爾文）.標準大氣壓:1atm=1.013×105Pa=76cmHg氣體的狀態(tài)參量1氣體壓強：45（二）固體、液體1.內(nèi)容標準

（1）了解固體的微觀結(jié)構(gòu)。會區(qū)別晶體和非晶體，列舉生活中常見的晶體和非晶體。（2）了解材料科學技術(shù)的有關(guān)知識及應(yīng)用，體會它們的發(fā)展對人類生活和社會發(fā)展的影響。（3）了解液晶的微觀結(jié)構(gòu)。通過實例了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用。（4）通過實驗，觀察液體的表面張力現(xiàn)象，解釋表面張力產(chǎn)生的原因，交流討論日常生活中表面張力現(xiàn)象的實例。五.課程標準解讀及教學建議2略（二）固體、液體五.課程標準解讀及教學建議2略46（三）熱力學定律與能量守恒1.內(nèi)容標準（1）通過有關(guān)史實，了解熱力學第一定律和能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程。體會科學探索中的挫折和失敗對科學發(fā)現(xiàn)的意義。要求通過介紹熱力學第一定律和能量守恒定律發(fā)現(xiàn)的過程，讓學生領(lǐng)略自然界的奇妙；體會科學家們探索自然規(guī)律的艱辛；體會科學探索中的失敗對科學發(fā)現(xiàn)的意義；學習科學家的堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學態(tài)度和科學精神。該標準內(nèi)容屬于“了解”水平。注意不能要求學生死記硬背這些史實。五.課程標準解讀及教學建議3情感態(tài)度價值觀教育材料（三）熱力學定律與能量守恒五.課程標準解讀及教學建議3情感47高中物理課，除了繼續(xù)讓學生“品嘗”它的趣味之外，在教學內(nèi)容上，應(yīng)該讓學生充分“領(lǐng)略”自然界的和諧與奇妙，“欣賞”科學的優(yōu)美，“體會”科學規(guī)律的簡潔性和普適性，“激發(fā)”學生探索科學奧秘的熱情。

我從事科學探究的動機，來自一種想要了解自然奧秘的無法遏止的渴望，而不是別的什么目的。

——愛因斯坦高中物理課，除了繼續(xù)讓學生“品嘗”它的趣味之外，在48（2）認識熱力學第一定律。理解能量守恒定律。用能量守恒的觀點解釋自然現(xiàn)象，體會能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律。第一要求學生認識熱力學第一定律。即要求知道熱力學第一定律的內(nèi)容及表達式，明確公式中各物理量及其正、負值代表的物理意義，并能進行簡單的計算。如用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做了900J的功，同時氣缸向外散熱210J。求氣缸中空氣的內(nèi)能改變了多少？

第二要求學生“理解能量守恒定律”，即知道能量守恒定律的含義，能分析具體實例中各種形式的能量是如何相互轉(zhuǎn)化，并能進行一些計算。這里強調(diào)與生產(chǎn)、生活實際緊密結(jié)合，強調(diào)各學科知識之間的融合。

第三要求學生能“用能量守恒的觀點解釋自然現(xiàn)象”。屬于“理解”水平。如，說明為什么地球繞著太陽運行時，它在近日點的速度大于遠日點的速度？又如，用能量守恒的觀點解釋潮汐現(xiàn)象；再如活動建議(1)假如一顆直徑1km的小行星撞擊地球，估算其釋放的能量。討論這將給地球造成的危害。

（2）認識熱力學第一定律。理解能量守恒定律。用能量守恒的觀點49改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少（外界對物體做功）（物體對外界做功）（物體從外界吸熱）（物體對外界放熱）初高中的銜接改變內(nèi)能的兩種方式做功熱傳遞對內(nèi)對外吸熱放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加50一.熱力學第一定律（firstlawofthermodynamics)1、內(nèi)容：一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。2、表達式：ΔU=Q+W物理量符號意義符號意義W+－Q+－ΔU+－外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)吸收熱量系統(tǒng)放出熱量內(nèi)能增加內(nèi)能減少一.熱力學第一定律（firstlawofthermod51二.能量守恒定律

1、內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變．

2、能量守恒定律的歷史意義

能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是19世紀自然科學中三大發(fā)現(xiàn)之一，也莊嚴宣告了永動機幻想的徹底破滅。(進化論/細胞學說)

能量守恒定律是認識自然、改造自然的有力武器，這個定律將廣泛的自然科學技術(shù)領(lǐng)域聯(lián)系起來，使不同領(lǐng)域的科學工作者有一系列的共同語言。二.能量守恒定律1、內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生52三、永動機不可能制成

1、第一類永動機（不吃草的馬）概念：不需要任何動力或燃料，卻能源源不斷地對外做功。結(jié)果：無一例外地歸于失敗。原因：違背了能量守恒定律。

2、永動機給我們的啟示

人類利用和改造自然時，必須遵循自然規(guī)律。三、永動機不可能制成1、第一類永動機（不吃草的馬）53歷史上的永動機模型(失敗告終)滾珠永動機軟臂永動機

阿基米德螺旋永動機磁力型永動機

浮力型

浸潤型

奧恩庫爾的永動機模型歷史上的永動機模型(失敗告終)滾珠永動機軟臂永動機阿基米德54課例分析：熱力學第二定律課例分析：熱力學第二定律55宏觀過程的方向性

熱傳遞的方向性擴散現(xiàn)象的方向性機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性其他過程的方向性列舉實例燒紅的鐵棒、電冰箱香水、氮氣和氧氣、自由膨脹西瓜降溫裝車有機物燃燒、爆炸引導(dǎo)討論：現(xiàn)象說明什么？

自發(fā)、方向性、不可逆熱力學第二定律的兩種表述【設(shè)計思想】宏觀過程的方向性熱傳遞的方向性擴散現(xiàn)象的方向性機械能與內(nèi)能56

師：我們剛剛學過了熱力學第一定律，能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律。既然能量的總量是不變的，但為什么還說有能源危機，還要提倡節(jié)約能源呢？曾經(jīng)有這樣一個設(shè)想（展示幻燈片），試圖來解決我們的能源危機。

問：地球上有大量的海水，它的總質(zhì)量1．4×1018t，如果這些海水的溫度降低0．1oC，將要放出多少焦耳的熱量？海水的比熱容為C=4．2×103J/（kg·℃）

師：請大家計算一下，上述過程將釋放多少能量？

生：放出5．8×1023J的熱量。

師：這相當于1800萬個大亞灣核電站一年的發(fā)電量。（秦山核電站裝機容量為30萬千瓦、大亞灣核電站裝機容量為百萬千瓦）（幻燈片）

師：請大家相互討論一下，該方案可行嗎？引入新課

師：我們剛剛學過了熱力學第一定律，能量的轉(zhuǎn)化與守57師：（出示事例）請看下面的一些視頻：①空氣和二氧化氮氣體的擴散；②燒紅的鐵棒浸入水中冷卻；③向密閉的廣口瓶中充氣，將瓶塞充開；④在草坪上滾動的足球最終停下來；⑤一玻璃杯從桌子邊緣摔在地面上破碎。（展示視頻）師：（提出問題）那么這一想法實現(xiàn)的困難是技術(shù)上的障礙呢？還是理論上根本不可能？是否還存在一些除了能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律之外的一些我們還必須遵循的客觀規(guī)律呢？現(xiàn)在讓我們一起來學習本章第3\4節(jié)：熱力學第二定律（過渡）。師：這些是我們眼中能看到的現(xiàn)象，大家能否描述一下上述現(xiàn)象的逆過程？并判斷這些逆過程可能實現(xiàn)嗎？注意語言表述的準確性，大家相互討論一下。

……（學生分組討論）新課教學

師：（出示事例）請看下面的一些視頻：師：（提出問題）那么這一58師：過渡既然在不同的現(xiàn)象背后存在著一個共同特征，那么就應(yīng)該存在著一個普遍的客觀規(guī)律。事實上，許多科學家已經(jīng)從不同的角度分別進行了歸納總結(jié)，提出了熱力學第二定律。

熱傳導(dǎo)過程分析──克勞修斯表述（教師引導(dǎo)分析）師：分析諸如②的熱傳導(dǎo)過程，要發(fā)生熱傳導(dǎo)必須具備什么條件？生：要有溫度差。師：那么自發(fā)的熱傳導(dǎo)過程有什么特征？生：總是從高溫物體向低溫物體傳導(dǎo)。師：熱量能否從低溫物體傳導(dǎo)到高溫物體？生1：不能，諸如②中不可能出現(xiàn)鐵棒變紅、水溫降低的現(xiàn)象。生2：可能的，電冰箱工作時就是將熱量從低溫環(huán)境傳導(dǎo)到高溫環(huán)境。師：很好，讓我們一起來分析電冰箱的工作過程。請考慮三個問題：一是電冰箱中熱量傳導(dǎo)的方向性；二是電冰箱中這種熱量傳導(dǎo)有沒有條件？三是分析電冰箱工作時能量轉(zhuǎn)化情況。請大家相互討論一下。再次拋出問題……（學生分組討論）師：過渡既然在不同的現(xiàn)象背后存在著一個共同特征，那么就應(yīng)該59

1.熱力學第二定律的克勞修斯表述熱量不可能由低溫物體傳向高溫物體，而不引起其它任何變化。（德.R.克勞修斯.1822－1888）貯藏的食品大氣電冰箱制冷系統(tǒng)熱量熱量電源做功熱力學第二定律指出了熱傳導(dǎo)方向性高溫自動低溫低溫非自動高溫（外界做功）1.熱力學第二定律的克勞修斯表述熱量不可能由低溫物體傳向602.熱力學第二定律開爾文表述（1851年提出）不可能從單一熱源吸收熱量，使它完全變?yōu)橛杏霉Γ灰鹌渌兓?。或：熱能（?nèi)能）不能自動轉(zhuǎn)化為“功”。（開爾文.英.W.1824－1907）或：效率為100%的熱機（第二類永動機）不可能制成。2.熱力學第二定律開爾文表述（1851年提出）不可能從單一熱61熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性的進一步討論熱機能流圖燃料產(chǎn)生的熱量Q1輸出機械功W漏氣熱損散熱熱損摩擦熱損高溫熱庫低溫熱庫Q1Q2對外做功熱機W

Q1=

W+Q2熱機的效率:熱機的效率小于100%，就不可能把從高溫熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機械能，總有一部分熱量散發(fā)到冷凝器或大氣中。熱機：是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向62師：現(xiàn)在讓我們來回顧一開始提出的設(shè)想：能否利用海水降溫的方法獲取有用功？生1：不行，該過程盡管不違背能量守恒定律，但卻違背了熱力學第二定律。師：違背了熱力學第二定律中的哪種表述？生2：違背了開爾文表述。即不可能從海水這單一熱源吸收熱量，使之變?yōu)橛杏霉?，而不產(chǎn)生其他影響。

回顧與思考（回扣開始問題）回顧與思考（回扣開始問題）63注意：TQA*巨輪不斷吸收海水，提取其內(nèi)能，將其變成冰塊，再拋入海中。就可以持續(xù)航行了。違反熱力學第二定律，是不可能實現(xiàn)的。注意：TQA*巨輪不斷吸收海水，提取其內(nèi)能，將其變成冰塊，再64選修3-3熱學教材分析(最新)課件65熱力學第二定律的微觀解釋基本要求1、了解宏觀態(tài)和微觀態(tài)，知道有序與無序的含義。2、知道“一切自然過程總是分子熱運動的無序性增大的方向進行”。3、知道熵是量度系統(tǒng)內(nèi)分子運動無序性的物理量。發(fā)展要求知道熵增加原理。說明不要求運用熵的表達式。熱力學第二定律的微觀解釋基本要求1、了解宏觀態(tài)和微觀態(tài)，知66一方面，統(tǒng)計的思想和統(tǒng)計規(guī)律在現(xiàn)代社會生活中的作用越來越重要，新課程加強了統(tǒng)計思想的教學，不僅物理課程是這樣，數(shù)學課程也是這樣。介紹微觀解釋可以加強統(tǒng)計思想的教學。為什么要對熱力學第二定律做出微觀解釋？

一般學?？陕?重點學校建議講一講另一方面，也是更重要的，課程標準對熵的概念有所要求：“初步了解熵是反映系統(tǒng)無序程度的物理量”。這就要向?qū)W生交待一下，憑什么來判斷系統(tǒng)的“無序程度”，于是就涉及宏觀態(tài)與微觀態(tài)的關(guān)系：某系統(tǒng)一個宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)若比另一宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)的個數(shù)多，我們說前一個宏觀態(tài)的無序程度較高。一方面，統(tǒng)計的思想和統(tǒng)計規(guī)律在現(xiàn)代社會生活中的作用越來越67為什么涉及熱運動的宏觀過程會有方向性?一、有序和無序有序：符合某種確定規(guī)則的就叫做有序(整齊)無序：不符合某種確定規(guī)則的稱為無序(亂糟糟,平均,各處都一樣,沒差別)分子有序運動分子無序運動

動能分布較有序

動能分布更無序

空間位置較有序空間位置更無序一切自然過程總是沿著分子的無序性增大的方向進行熱功轉(zhuǎn)換自發(fā)功熱自由擴散自發(fā)

自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體熱傳導(dǎo)為什么涉及熱運動的宏觀過程會有方向性?一、有序和無序分子有序68二、宏觀態(tài)和微觀態(tài)宏觀態(tài)(粗略)：從總體上觀察，對系統(tǒng)個體不予區(qū)分的狀態(tài)微觀態(tài)(具體)：從微觀上看，對系統(tǒng)內(nèi)的個體加以區(qū)分的狀態(tài)宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”較多，就說這個“宏觀態(tài)”是比較無序的.以理想氣體自由膨脹為例真空宏觀態(tài)(只考慮左右的粒子數(shù))微觀態(tài)(不僅要考慮左右的粒子