高二物理教案-熱力學(xué)第二定律

PAGEPAGE1熱力學(xué)第二定律【教學(xué)目標(biāo)】了解熱傳導(dǎo)過程的方向。了解什么是第二類永動(dòng)機(jī)，為什么第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。了解熱力學(xué)第二定律的兩種不同的表述以及這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。了解什么是能量耗散。知道絕對(duì)零度不可能達(dá)到。6、指導(dǎo)學(xué)生分析事例，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和理論聯(lián)系實(shí)際的能力【重點(diǎn)、難點(diǎn)分析】重點(diǎn)：1、熱力學(xué)第二定律兩種常見的表述2、什么是絕對(duì)零度，知道它是不可達(dá)到的難點(diǎn)：1、熱力學(xué)第二定律表述的物理實(shí)質(zhì)2、自然界中進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性【課時(shí)安排】一課時(shí)【課前準(zhǔn)備】教師：投影儀及膠片，一個(gè)電冰箱模型，一盆涼水，準(zhǔn)備一個(gè)酒精燈和一個(gè)鐵塊，鐵鉗學(xué)生：課下預(yù)習(xí)課文，在家觀察自家的電冰箱【教學(xué)設(shè)計(jì)】引入新課我們?cè)诔踔袑W(xué)過，當(dāng)物體溫度升高時(shí)，就要吸收熱量；當(dāng)物體溫度降低時(shí)，就要放出熱量。而且熱量公式Q=cm△t，這里有一個(gè)有趣的問題：地球上有大量的海水,它的總質(zhì)量約為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·℃)。下面請(qǐng)大家計(jì)算一下。學(xué)生計(jì)算：Q=4.2×103×1.4×1018×103×0.1=5.8×1023J這相當(dāng)于1800萬個(gè)功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量。為什么人們不去研究這“新能源”呢？原來，這樣做是不可能的，這涉及物理學(xué)的一個(gè)基本定律，這就是本節(jié)要討論的熱力學(xué)第二定律?！景鍟康诹?jié)熱力學(xué)第二定律【板書】一、熱傳導(dǎo)的方向性教師實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃酒精燈，用鉗夾住事先準(zhǔn)備好的鐵塊，在火焰上灼燒一段時(shí)間后，問學(xué)生現(xiàn)在用手摸會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？下面把灼熱的鐵塊放入冷水中，過一段時(shí)間，拿出鐵塊現(xiàn)在你們敢用手摸嗎？通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明什么問題？學(xué)生思考，教師給予啟發(fā)學(xué)生答：熱量從溫度高的物體自發(fā)地傳給溫度低的物體再讓學(xué)生列舉一些這樣的例子例如：雪花落在手上就融化，挨著火爐就溫暖等等教師反問學(xué)生：大家是否想過熱量為什么不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，使低溫物體的溫度越來越低，高溫物體的溫度越來越高。這里所說的“自發(fā)地”，指的是沒有任何外界的影響或幫助。學(xué)生思考討論一會(huì)后，有的同學(xué)可能產(chǎn)生疑問：電冰箱內(nèi)部的溫度比外部低，為什么致冷系統(tǒng)還能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳給外界的空氣？事前我們讓大家觀察自家的電冰箱，請(qǐng)同學(xué)做簡(jiǎn)要的回答，教師進(jìn)行點(diǎn)撥。然后，展示電冰箱模型給學(xué)生簡(jiǎn)要講解。這是因?yàn)殡姳湎牧穗娔?，?duì)致冷系統(tǒng)做了功。一旦切斷電源，電冰箱就不能把其內(nèi)部的熱量傳給外界的空氣了。相反，外界的熱量會(huì)自發(fā)地傳給電冰箱，使其溫度逐漸升高。學(xué)生總結(jié)：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(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性）【板書】四、能量耗散（設(shè)疑）既然自然界中的能量是守恒的，為什么還要節(jié)約能源呢？因?yàn)橛械哪芰靠梢岳糜械哪芰坎槐阌诶?。舉例說明：流動(dòng)的水帶動(dòng)水磨做功電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能，電能又在燈泡中轉(zhuǎn)變成光能火爐把屋子燒暖等學(xué)生總結(jié)：流散的內(nèi)能無法重新收集起來加以利用的現(xiàn)象，稱為能量耗散能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程具有方向性。【板書】五、絕對(duì)零度不可達(dá)到宇宙中存在著溫度的下限：—273.15℃，以這個(gè)下限為起點(diǎn)的溫度叫做熱力學(xué)溫度，用T，單位是開爾文，符號(hào)是K，熱力學(xué)溫度T同攝氏溫度t的換算關(guān)系是：T=t+273.15K一些實(shí)際的溫度值（投影儀顯示此表或讓學(xué)生看書上的表）學(xué)生分析此表，并結(jié)合課本可以知道，實(shí)驗(yàn)室中的低溫已經(jīng)非常接近熱力學(xué)零度了（也稱絕對(duì)零度）對(duì)大量事實(shí)的分析表明：熱力學(xué)零度不可達(dá)到。這個(gè)結(jié)論稱做熱力學(xué)第三定律。盡管熱力學(xué)零度不可能達(dá)到，但是只要溫度不是絕對(duì)零度就總有可能降低。因此，熱力學(xué)第三定律不阻止人們想辦法盡可能地接近絕對(duì)零度。小結(jié)：（教師用投影儀寫出框架，學(xué)生進(jìn)行總結(jié)）【隨堂練習(xí)】

1、熱力學(xué)第二定律使人們認(rèn)識(shí)到，自然界中進(jìn)行的涉及現(xiàn)象的宏觀過程都具有性，例如機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，而不引起其他變化。2、熱傳導(dǎo)的規(guī)律為：（）A、熱量總是從熱量較多的物體傳遞給熱量較少的物體B、熱量總是從溫度較高的物體傳遞給溫度較低的物體C、熱量總是從內(nèi)能較多的物體傳遞給內(nèi)能較少的物體D、熱量總是從比熱容較大的物體傳遞給比熱容較小的物體思考題：一種冷暖兩用型空調(diào)銘牌標(biāo)注有如下指標(biāo)：輸入功率1KW，制冷能力1.2×104KJ/h，制熱能力1.3×104KJ/h。這樣，該空調(diào)在制熱時(shí)，每消耗1J電能，將放出3J多熱量，是指標(biāo)注錯(cuò)誤還是能量不守恒呢？【教學(xué)設(shè)計(jì)說明】從學(xué)生比較熟悉的熱傳導(dǎo)的方向性入手，研究與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的方向性問題，通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解，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)。熱力學(xué)第一定律和第二定律是構(gòu)成熱力學(xué)知識(shí)的理論基礎(chǔ)，熱力學(xué)第一定律對(duì)自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學(xué)過程中能量不會(huì)有任何增加或損失。熱力學(xué)第二定律解決哪些過程可以發(fā)生。教學(xué)時(shí)要注意講清二者的關(guān)系。熱機(jī)的效率不能達(dá)到100%，不可避免地要把一部分熱傳遞給低溫的環(huán)境，所以第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。熱力學(xué)第二定律的兩種表述，一種是按照熱傳導(dǎo)過程的方向性表述的另一種是按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性表述的。這兩種表述是等價(jià)的，它們都表明，自然界中一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。教學(xué)時(shí)，要注意說明這兩種不同表述的內(nèi)在聯(lián)系，講清這兩種表述的物理實(shí)質(zhì)。能量耗散從能量角度揭示一切與熱現(xiàn)象有