《覆水難收》學習任務單

《覆水難收》學習任務單班級：姓名：小組：層次代號：教師評價：【課程標準與考試要求】在高中物理選修12的學習中，關于不可逆的物理過程這一章節(jié)，要讓學生理解不可逆過程的概念，通過日常生活中的實例（如覆水難收）來探究不可逆過程的特點、本質(zhì)以及在物理學中的意義。能夠從能量轉(zhuǎn)化、熵增加原理等角度對不可逆過程進行分析，并且掌握相關概念和原理在解決實際問題中的應用?！緦W習目標】1、知識與技能能準確說出不可逆過程的定義，列舉生活中常見的不可逆過程的例子，像潑水、打碎杯子等。理解熵的概念，能夠簡單解釋熵與不可逆過程的關系，例如知道在自然過程中熵是趨向于增加的。運用能量轉(zhuǎn)化的知識分析不可逆過程中的能量變化情況，如在摩擦生熱過程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，且這個過程不可逆。2、過程與方法通過觀察生活中的不可逆現(xiàn)象，像食物腐爛，學會歸納總結(jié)不可逆過程的特點，如過程具有方向性。參與小組討論關于覆水難收等不可逆現(xiàn)象背后的物理原理，提高合作探究和邏輯思維能力。利用所學物理知識，嘗試對一些簡單的不可逆過程進行建模分析，如把汽車剎車過程中的能量轉(zhuǎn)化用簡單的模型表示出來。3、情感、態(tài)度與價值觀體會物理與生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)對物理學習的興趣，例如發(fā)現(xiàn)生活中到處都是物理知識的影子。培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，認識到物理規(guī)律在解釋自然現(xiàn)象中的重要性，就像用物理規(guī)律解釋覆水難收是遵循自然規(guī)律的結(jié)果?！緦W習重點】1、掌握不可逆過程的概念，識別生活中的不可逆過程。2、理解熵增加原理與不可逆過程的內(nèi)在聯(lián)系。【學習難點】1、運用能量轉(zhuǎn)化和熵的概念深入分析不可逆過程。2、對一些復雜的不可逆過程進行物理建模?！局R鏈接】1、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。這在分析不可逆過程中的能量轉(zhuǎn)化時非常關鍵，例如在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，能量總量不變，但這個過程是不可逆的。2、熱現(xiàn)象相關知識熱現(xiàn)象包括熱傳遞、熱膨脹等。熱傳遞有三種方式：傳導、對流和輻射。在不可逆過程中，熱傳遞往往是單向的，比如熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，而不會自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，這也是不可逆性的一種體現(xiàn)?！咀灾鲗W習案】任務一：生活中的不可逆現(xiàn)象觀察1、在一天的生活中，仔細觀察周圍發(fā)生的事情，至少記錄5種你認為是不可逆的現(xiàn)象。比如早上倒了一杯熱水，水慢慢變涼，這個過程是不可逆的，因為即使你想讓水再變熱，也不能自發(fā)地恢復到原來的溫度，需要借助外部設備（如加熱棒）。再比如吃蘋果，咬了一口后的蘋果不會自己恢復成原來完整的樣子。把這些現(xiàn)象寫在本子上，并簡單描述為什么你覺得它們是不可逆的。任務二：初步理解不可逆過程概念1、閱讀教材中關于不可逆過程的定義部分，結(jié)合自己記錄的生活現(xiàn)象，用自己的話解釋什么是不可逆過程?？梢赃@樣想，如果一個過程發(fā)生之后，在不引起其他變化的情況下，不能自發(fā)地恢復到原來的狀態(tài)，那這個過程就是不可逆的。例如，你把一張紙揉成一團，不經(jīng)過撫平（這就是引起的其他變化），紙團是不會自動變成原來平整的紙張的。2、嘗試回答教材中的簡單概念性問題，如“下列哪些過程是不可逆的：A.冰塊融化；B.墨水滴入水中擴散；C.秋千的擺動”。根據(jù)自己的理解寫出答案，并簡單說明理由。任務三：能量轉(zhuǎn)化與不可逆過程1、回憶之前學過的能量轉(zhuǎn)化知識，思考在你記錄的不可逆現(xiàn)象中存在哪些能量轉(zhuǎn)化。例如在蠟燭燃燒這個不可逆過程中，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。對于每個不可逆現(xiàn)象，分析其中的能量轉(zhuǎn)化形式，并寫下來。2、找一個你比較感興趣的不可逆能量轉(zhuǎn)化過程，像摩擦生熱（用手在桌子上摩擦，手會變熱），詳細地畫出能量轉(zhuǎn)化的示意圖?？梢杂煤唵蔚募^表示能量的流向，如“機械能→內(nèi)能”，并在旁邊標注是在哪個過程發(fā)生的這種轉(zhuǎn)化?！咀詫W反思】我的收獲：通過這部分的自主學習，我對不可逆過程有了初步的認識，發(fā)現(xiàn)生活中很多常見的現(xiàn)象都是不可逆的。我也明白了能量轉(zhuǎn)化在不可逆過程中的重要性，學會了從能量的角度去分析一些現(xiàn)象。我的疑問：我不太理解熵的概念，它和不可逆過程到底有什么具體的聯(lián)系呢？還有對于一些比較復雜的不可逆現(xiàn)象，像生命的生長過程，如何準確地分析其中的能量轉(zhuǎn)化呢？附【自主學習檢測】1、以下現(xiàn)象中，屬于不可逆過程的是（）（可多選）A.鹽溶解在水中B.氣體的自由膨脹C.彈簧的拉伸D.電流通過導體發(fā)熱2、在汽車剎車的不可逆過程中，主要的能量轉(zhuǎn)化形式是（）A.內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能B.機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.電能轉(zhuǎn)化為機械能【互動探究案】任務一：小組討論生活中的不可逆現(xiàn)象1、以小組為單位，每個成員分享自己記錄的生活中的不可逆現(xiàn)象。然后小組一起討論，從能量轉(zhuǎn)化、過程的方向性等方面進行深入分析。例如，有成員提到了煙花燃放這個不可逆現(xiàn)象，小組就可以討論在煙花燃放過程中化學能轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能和機械能等多種能量形式，而且這個過程是朝著能量分散的方向進行的，符合不可逆過程的特點。2、每個小組選擇一個最有趣的不可逆現(xiàn)象，制作一個簡單的PPT，內(nèi)容包括現(xiàn)象的描述、涉及的能量轉(zhuǎn)化、體現(xiàn)的不可逆過程的特點等。然后每個小組派代表上臺展示并講解，其他小組可以提問和補充。任務二：探究熵與不可逆過程1、老師先簡單講解熵的概念，熵是用來描述系統(tǒng)混亂程度的物理量。在自然過程中，熵總是趨向于增加的，這就和不可逆過程有著密切的聯(lián)系。然后小組討論以下問題：在之前分析的生活中的不可逆現(xiàn)象中，如何從熵增加的角度來理解？例如，在一個房間里，打開一瓶香水，香水分子會自發(fā)地向周圍擴散，這個過程中系統(tǒng)的混亂程度（熵）增加了，所以是不可逆的。有沒有可能存在熵減少的過程呢？如果有，需要滿足什么條件？小組可以通過查找資料或者根據(jù)已有的知識進行討論。2、每個小組根據(jù)討論結(jié)果，寫一篇關于“熵與不可逆過程”的小短文，字數(shù)在200300字之間，要求內(nèi)容清晰、邏輯連貫。任務三：不可逆過程建模1、給出一些復雜一點的不可逆過程的例子，如熱機工作過程、生物的新陳代謝過程等。各小組選擇一個例子，嘗試建立簡單的物理模型來描述這個過程中的能量轉(zhuǎn)化和不可逆性。對于熱機工作過程，可以把熱機看作是一個能量轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，有熱量的輸入（高溫熱源）、能量的轉(zhuǎn)換（通過熱機內(nèi)部的工作物質(zhì)，如蒸汽推動活塞，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能）和熱量的輸出（低溫熱源），并且這個過程是不可逆的，因為熱量不能自發(fā)地從低溫熱源回到高溫熱源重新被利用。對于生物的新陳代謝過程，可以從攝入食物（化學能），經(jīng)過身體內(nèi)部的一系列反應（如消化、呼吸等過程，涉及多種能量轉(zhuǎn)化），最后將能量以熱能、機械能等形式釋放出來，并且這個過程是單向的，也是不可逆的。各小組要畫出自己建立的模型圖，并詳細解釋其中的元素和能量流動關系?！净釉u價】1、小組展示評價在小組展示PPT和講解關于生活中的不可逆現(xiàn)象時，其他小組的成員要認真傾聽。然后根據(jù)展示內(nèi)容的完整性、分析的深度、表達的清晰程度等方面進行打分，滿分10分。打分結(jié)束后，每個小組要對其他小組的展示給出至少一條正面的評價和一條建設性的意見。例如，對于某個小組展示煙花燃放的不可逆現(xiàn)象，正面評價可以是“他們對煙花燃放過程中的能量轉(zhuǎn)化分析得很詳細”，建設性意見可以是“如果能再從熵增加的角度簡單說一下就更好了”。2、小短文評價老師對各小組寫的關于“熵與不可逆過程”的小短文進行評價。從內(nèi)容的準確性、邏輯性、語言表達等方面給出評語和分數(shù)，滿分10分。挑選出寫得較好的小短文在班級里分享，讓同學們學習其中的優(yōu)點。3、模型建立評價各小組之間互相評價模型建立的情況。主要看模型是否能夠準確反映不可逆過程中的能量轉(zhuǎn)化和不可逆性的特點，模型圖是否清晰易懂等方面。每個小組給其他小組打分，滿分10分。老師對各小組的模型進行點評，指出優(yōu)點和不足之處，并對一些普遍存在的問題進行集中講解?！拘〗Y(jié)】1、通過這一系列的學習和探究活動，我們對不可逆過程有了更深入的理解。不可逆過程在生活中無處不在，從簡單的日?，F(xiàn)象到復雜的物理、生物過程都有涉及。2、我們掌握了從能量轉(zhuǎn)化、熵增加原理等角度來分析不可逆過程的方法，并且學會了通過建立模型來描述不可逆過程。3、在小組活動中，我們提高了合作探究能力、表達能力和邏輯思維能力，也對物理知識與生活實際的聯(lián)系有了更深刻的認識?！眷柟逃柧毎浮恳?、選擇題1、下列關于不可逆過程的說法正確的是（）A.所有的物理過程都是不可逆的B.只有涉及能量轉(zhuǎn)化的過程才是不可逆的C.不可逆過程一定伴隨著熵的增加D.如果一個過程是可逆的，那么它一定不涉及能量的轉(zhuǎn)化2、在以下過程中，熵減小的是（）A.水蒸發(fā)成水蒸氣B.晶體從溶液中析出C.木材燃燒D.冰塊融化成水二、簡答題1、請詳細解釋為什么熱傳導是不可逆過程，從能量轉(zhuǎn)化和熵的角度進行分析。2、描述一個你在生活中觀察到的不可逆過程，并建立一個簡單的物理模型來分析其中的能量轉(zhuǎn)化和不可逆性?！緦W習反思】我的收獲：經(jīng)過這一整章的學習，我對不可逆過程有了全面的認識。從自主學習到小組探究，再到鞏固訓練，我學到了很多知識和方法。我不僅掌握了不可逆過程的概念、能量轉(zhuǎn)化和熵的相關知識，還提高了自己的合作能力和分析問題的能力。我的疑問：對于一些更復雜的自然現(xiàn)象，如生態(tài)系統(tǒng)的演變過程，如何更好地運用不可逆過程的知識去分析呢？還有在一些微觀物理過程中，不可逆過程又有什么特殊的表現(xiàn)呢？【自主學習檢測】1、答案：ABD。鹽溶解在水中，溶質(zhì)分子擴散到溶劑分子中間，這個過程是不可逆的；氣體的自由膨脹，氣體分子會自發(fā)地向更大的空間擴散，在不借助外力的情況下不能恢復原狀，是不可逆的；電流通過導體發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個過程也是不可逆的。而彈簧的拉伸，在彈性限度內(nèi)，施加外力可以使彈簧恢復原狀，是可逆過程。2、答案：B。汽車剎車時，通過剎車裝置的摩擦作用，汽車的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使剎車部件溫度升高，這個過程是不可逆的?！眷柟逃柧毎浮恳?、選擇題1、答案：C。A選項，并不是所有的物理過程都是不可逆的，有些在理想條件下是可逆的；B選項，不涉及能量轉(zhuǎn)化的過程也可能是不可逆的，比如擴散現(xiàn)象；C選項，不可逆過程往往伴隨著熵的增加，這是自然過程的一種趨勢；D選項，可逆過程也可能涉及能量轉(zhuǎn)化，只是在滿足一定條件下可以反向進行。2、答案：B。A選項，水蒸發(fā)成水蒸氣，水分子從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，混亂程度增加，熵增加；C選項，木材燃燒是一個復雜的化學反應過程，物質(zhì)從有序變?yōu)闊o序，熵增加；D選項，冰塊融化成水，水分子的自由度增加，熵增加。而晶體從溶液中析出，溶質(zhì)分子從無序的溶液中形成有序的晶體結(jié)構(gòu)，混亂程度減小，熵減小。二、簡答題1、從能量轉(zhuǎn)化角度看，熱傳導是熱量從高溫物體自發(fā)地傳向低溫物體的過程。例如，將一塊熱鐵塊放入冷水中，鐵塊的內(nèi)能會傳遞給冷水，這個過程中能量的傳遞是單向的，不會自發(fā)地從冷水傳回鐵塊，使鐵塊重新變熱而水變冷。從熵的角度分析，在熱傳導過程中，整個系統(tǒng)的混亂程度增加。因為高溫物體的分子熱運動相對比較有序，低溫物體的分子熱運動相對比較無序，熱量從高溫物體傳向低溫物體后，整個系統(tǒng)的分子熱運動更加無