熱力學(xué)第二定律 教案 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

3.4熱力學(xué)第二定律教案【教材分析】（一）教材分析本節(jié)介紹熱力學(xué)第二定律，該定律與熱力學(xué)第一定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識的理論基礎(chǔ)，教學(xué)時要注意講清這兩個定律的區(qū)別。對于熱力學(xué)第二定律，教材先從學(xué)生比較熟悉的擴散過程的方向性入手，研究與分子熱運動有關(guān)的過程的方向性問題，以期引起學(xué)生思維的深化，也作為學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)。教材中熱力學(xué)第二定律的兩種表述，分別是熱傳遞的方向性和機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性的表述，最終歸結(jié)為自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的。教學(xué)時著重強調(diào)好方向性的問題。【教學(xué)目標】（一）教學(xué)目標物理觀念：知道傳熱、擴散現(xiàn)象、機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性，了解能量耗散和品質(zhì)降低的內(nèi)容，能解釋相關(guān)現(xiàn)象?？茖W(xué)思維：理解熱力學(xué)第二定律的兩種表述，學(xué)會用熱力學(xué)第二定律解釋自然界中的能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移及方向性問題，提高分析推理能力。科學(xué)探究：通過對熱機效率的探討，揭示熱機效率不能達到100%的實質(zhì)，學(xué)會與他人交流合作，提高探索科學(xué)的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)會科學(xué)家探索問題的方法，實事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。【教學(xué)重難點】（一）教學(xué)重難點重點

熱力學(xué)第二定律的兩種常見表述。難點

1.熱力學(xué)第二定律的開爾文表述。

2.自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性?！拘抡n導(dǎo)入】（一）新課導(dǎo)入觀察紅色墨水在透明玻璃杯中的擴散現(xiàn)象，紅色墨水是否可自動聚集？冬天在室外的人體散發(fā)的熱量能否自動回到人體？【新課講解】（一）熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律1．宏觀自然過程的方向性(1)凡是實際的過程，只要涉及熱現(xiàn)象，如物體間的傳熱、氣體的膨脹、擴散、有摩擦的機械運動……都有特定的方向性。(2)一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。(3)在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律。2．熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。闡述的是傳熱的方向性。(2)熱力學(xué)第二定律的開爾文表述不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。闡述了機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性。熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述是等價的。（一）能源是有限的能源是有限的1．能量耗散：在各種各樣的活動中，其他形式的能最終都轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，流散到周圍環(huán)境中再也不能自動聚集起來驅(qū)動機器做功的現(xiàn)象。2．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性。3．能源：是指具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)。4．能源的使用過程中雖然能的總量保持守恒，但能量的品質(zhì)下降了。雖然能量總量不會減少，但能源會逐步減少，因此能源是有限的資源。【板書】（一）板書熱力學(xué)第二定律1.在物理學(xué)中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學(xué)第二定律。2．熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)克勞修斯表述(2)開爾文表述3.熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性。4.能量耗散：其他形式的能最終都轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，流散到周圍環(huán)境中再也不能自動聚集起來驅(qū)動機器做功的現(xiàn)象。5．能源是有限的資源。【課后反思】（一）課后反思熱力學(xué)第二定律的兩種表述表述一：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。(按照熱傳遞的方向性來表述)表述二：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。也可表述為第二類永動機是不可能制成的。(按照機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性來表述)這兩種表述是等價的，可以從一種表述導(dǎo)出另一種表述，所以它們都稱為熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)第二定律揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性(自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性)。因此，對任何一