2022-2023学年粤教版选择性必修第三册 3.2能量守恒定律及其应用 3.3热力学第二定律 教案.docx

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1、能量守恒定律及其应用、热力学第二定律教学设计教学目标：1 .理解能量守恒定律及其重要意义，知道第一类永动机不可能成功的原因；.通过对第一类永动机的讨论，培养尊重客观事实，按自然规律办事的科学态度。会用能量转化与守恒的观点分析解决有关问题；.了解自然界中宏观过程的方向性。体会热力学第二定律对人们认识自然、利用自然的重要 指导意义；2 .了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理本质。教学重点：1、能量守恒定律的理解；2、热力学第二定律的两种不同表述。教学难点：热力学第二定律两种不同表述的物理实质教学方法：讨论与交流、练习、讲授。课时安排：1课时情境引入：图片：自然界中的各种能量及各种形

2、式能量之间的转化。新课教学：一、能量守恒定律介绍科学家探索能量守恒的历程。1、内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其他形式，或 者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变。2、意义：（1）能量守恒定律是在无数实验事实的基础.卜.建立起来的，是自然科学的普遍规律之%（2）能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发 现。（3）自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。二、第一类永动机不可能制成第一类永动机：不需要任何动力或燃料却能不断对外做功。【思考问题】请利用热力学第一定律分析，为什么第一类永动机是不可能制成的？第一类

3、永动机失败的原因：违反能量守恒定律。例题：一天，小程浏览到了一则关于“节能电热水器”的广告，对于广告中提到的“用一小 时热水仅耗一度电”的宣传产生了怀疑，如何验证这则广告的真实性？你能用所学知识进行 判断吗？水的比热容。约为4.2kJ/（kgO三、热传导的方向性【思考问题】将一块烧红的铁块投入冷水中，会发生什么现象？会不会出现铁块温度更高, 水的温度更低的情况？1、热传到的方向性：热量从高温物体向低温物体的热传到过程是自发进行的。2、要使热量从低温物体传递给高温物体，则必须借助外界的作用。四、机械能和内能转化的方向性情境：一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后要停下来。【思考问题

4、】（1）此过程的能量转化情况是怎样的？（2）能不能看到这样的现象：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发 地转化为动能，使这个物体运动起来。总结：1、机械能和内能的转化过程是由方向性的；2、机械能可以全部转化为内能，内能却无法全部用来做功以转化为机械能，而不产生其他 影响。3、第二类永动机：从单一热源吸收热量并全部用来做功，把它得到的内能全部转化为机械 能，热机效率达到100%,这种想象中的热机被称为第二类永动机。【讨论与交流】有人设想如图所示的装置（假设活塞与缸壁无摩擦），并提出“理想气体可 从单一热源吸热并进行等温膨胀，从而实现百分之百对外做功”。这引发了同学们的争论： 有同

5、学认为是可能实现的，有的同学则认为不可能。你赞同哪一种观点？为什么？五、扩散的方向性【思考问题】均匀混合的空气与澳气过一段时间会不会自发地变的界线分明？六、热力学第二定律1、自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。2、热力学第二定律是反应不同的宏观过程的方向性的定律。克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，或者说，不可能使热展由低温 物体传递到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响。【思考问题】（1）电冰箱通电后箱内温度低于箱外温度，并且还会继续降温，直至达到设 定的温度。显然这是热量从低温物体传递到了高温物体。这一现象是否违背

6、热力学第二定律 呢？（2）在水平地面上滚动的足球，摩擦力做负功，其动能转化为内能，最终停了卜.来，同时 产生的热量散失在周围的环境中。会不会有这样的现象：静止在水平地面上的足球和地面、周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为足球的动能，让足球又 滚动起来？练习：1、一间密闭的房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人出了一个主意，建 议把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的冷气”进入房间中，房间就变冷了。这种方法可 行吗？请说明道理。2、为测算太阳射到地面的辐射能，某校科技实验小组的同学把一个横截面积是300 cm2的 矮圆筒的内壁涂黑，外壁用保温材料包裹，内装水0.6 kg。让阳光垂直圆筒口照射2 min后, 水的温度升高了请由此估算在阳光直射时地面上每平方米每分钟接收的太阳能量。水的比热容 c 为 4.2x103 j/ （kg.。（：）课堂小结：1、能量守恒定律：2、热力学第二定律 克劳修斯表述： 开尔文表述：