《覆水難收》學習任務(wù)單

《覆水難收》學習任務(wù)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(guān)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(guān)概念和原理在解決實際問題中的應(yīng)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(guān)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(guān)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?！緦W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(fù)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(guān)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(guān)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(dǎo)、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(wù)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(fù)到原來的溫度，需要借助外部設(shè)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(fù)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(wù)二：初步理解不可逆過程概念1、閱讀教材中關(guān)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(fù)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(wù)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(fù)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(dǎo)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(wù)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(wù)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(guān)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(wù)三：不可逆過程建模1、給出一些復(fù)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(yīng)（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(guān)系。【互動評價】1、小組展示評價在小組展示PPT和講解關(guān)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(shè)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(shè)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(guān)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(fù)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?！眷柟逃柧毎浮恳弧⑦x擇題1、下列關(guān)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(dǎo)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(guān)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(fù)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(fù)原狀，是不可逆的；電流通過導(dǎo)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(fù)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?！眷柟逃柧毎浮恳弧⑦x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(fù)雜的化學反應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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