2024-2025學(xué)年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 4 熱力學(xué)第二定律（1）教案 新人教版選修3-3

2024-2025學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律4熱力學(xué)第二定律（1）教案新人教版選修3-3主備人備課成員教材分析本節(jié)課為人教版選修3-3物理第十章熱力學(xué)定律的第四節(jié)，內(nèi)容為熱力學(xué)第二定律（1）。教材從實(shí)際生活中的實(shí)例出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生理解熱力學(xué)第二定律的基本概念，并通過圖示和物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握熵增原理和熱力學(xué)過程的可逆性。本節(jié)內(nèi)容與生活實(shí)際緊密相連，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其分析問題和解決問題的能力。同時(shí)，本節(jié)課也為后續(xù)學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律（2）和實(shí)際熱力學(xué)過程奠定了基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，主要包括：科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀。通過理解熱力學(xué)第二定律的基本概念，學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)思維分析實(shí)際問題，掌握熵增原理和熱力學(xué)過程的可逆性。在實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生將培養(yǎng)科學(xué)探究能力，學(xué)會(huì)從實(shí)際現(xiàn)象中歸納和總結(jié)規(guī)律。同時(shí)，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠認(rèn)識到熱力學(xué)定律在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)對物理學(xué)科的熱愛和科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.熱力學(xué)第二定律的基本概念。

2.熵增原理和熱力學(xué)過程的可逆性。

難點(diǎn)：

1.熵增原理的理解和應(yīng)用。

2.熱力學(xué)過程可逆性的實(shí)驗(yàn)探究。

解決辦法：

1.通過生活中的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生理解熱力學(xué)第二定律的基本概念，加深對熵增原理的理解。

2.利用圖示和物理實(shí)驗(yàn)，直觀展示熵增原理和熱力學(xué)過程的可逆性，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握知識點(diǎn)。

3.分組討論和思考，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4.教師引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際現(xiàn)象中歸納和總結(jié)規(guī)律，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的教材《2024-2025學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律4熱力學(xué)第二定律（1）教案新人教版選修3-3》。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，包括熵增原理的圖示、熱力學(xué)過程可逆性的實(shí)驗(yàn)視頻等。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的器材，如溫度計(jì)、熱量計(jì)、熱源、冷源等，并確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，設(shè)置分組討論區(qū)和實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便學(xué)生進(jìn)行分組討論和實(shí)驗(yàn)探究。

5.教學(xué)工具：準(zhǔn)備投影儀、計(jì)算機(jī)、白板等教學(xué)工具，以便進(jìn)行多媒體演示和板書。

6.網(wǎng)絡(luò)資源：提前準(zhǔn)備好可能需要使用的網(wǎng)絡(luò)資源，如在線物理學(xué)習(xí)平臺(tái)、相關(guān)研究論文等，以便在教學(xué)中提供更多的學(xué)習(xí)材料和資源。

7.學(xué)習(xí)任務(wù)單：準(zhǔn)備學(xué)習(xí)任務(wù)單，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究，引導(dǎo)他們積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作。

8.教學(xué)反饋表：準(zhǔn)備教學(xué)反饋表，以便在課后收集學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)的反饋和意見，以便對教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解熱力學(xué)第二定律的基本概念和熵增原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確熱力學(xué)第二定律教學(xué)目標(biāo)和熵增原理重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保熱力學(xué)第二定律教學(xué)過程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題或設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入熱力學(xué)第二定律學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第一定律內(nèi)容，幫助學(xué)生建立知識之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對舊知的掌握情況，為熱力學(xué)第二定律新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解熱力學(xué)第二定律的基本概念和熵增原理，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

突出熵增原理的重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)過程可逆性的難點(diǎn)，通過對比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞熵增原理和熱力學(xué)過程可逆性展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)熱力學(xué)第二定律知識的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在熱力學(xué)第二定律新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對基本概念和熵增原理進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)熵增原理的重點(diǎn)和熱力學(xué)過程可逆性的難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對熱力學(xué)第二定律知識的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決熱力學(xué)問題。

錯(cuò)題訂正：

針對學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識拓展：

介紹與熱力學(xué)第二定律內(nèi)容相關(guān)的拓展知識，拓寬學(xué)生的知識視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結(jié)合熱力學(xué)第二定律內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律的心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第二定律基本概念和熵增原理，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第二定律內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。知識點(diǎn)梳理1.熱力學(xué)第二定律的基本概念：熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)基本定律之一，它闡述了在孤立系統(tǒng)中，總熵不會(huì)自發(fā)減少，即自然界的過程都具有方向性。

2.熵增原理：熵是系統(tǒng)無序度的量度，熵增原理表明，在自然過程中，熵總是增加，或者在不可逆過程中熵的增加大于減少。

3.熱力學(xué)過程的可逆性：熱力學(xué)過程可以分為可逆過程和不可逆過程?？赡孢^程是指系統(tǒng)在經(jīng)歷一個(gè)過程后，可以完全恢復(fù)到初始狀態(tài)的過程，而不可逆過程則不能。熱力學(xué)第二定律說明了自然界中的過程大多數(shù)是不可逆的。

4.熵的物理意義：熵是一個(gè)描述系統(tǒng)無序度的物理量，它與系統(tǒng)的微觀狀態(tài)有關(guān)。在熱力學(xué)過程中，熵的變化反映了系統(tǒng)無序度的變化。

5.熵增原理在實(shí)際生活中的應(yīng)用：熵增原理在實(shí)際生活中有廣泛的應(yīng)用，比如在能源轉(zhuǎn)換、熱力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)、冰箱等設(shè)備的工作原理中都遵循熵增原理。

6.熱力學(xué)第二定律與熱力學(xué)第一定律的關(guān)系：熱力學(xué)第二定律與熱力學(xué)第一定律相互補(bǔ)充，熱力學(xué)第一定律說明了能量守恒，而熱力學(xué)第二定律說明了能量轉(zhuǎn)化和傳遞的方向性。

7.熵的計(jì)算：熵的計(jì)算與系統(tǒng)的微觀狀態(tài)有關(guān)，對于一個(gè)封閉系統(tǒng)，熵的計(jì)算可以通過系統(tǒng)微觀狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分布來求解。

8.熵變與熱力學(xué)過程：在熱力學(xué)過程中，熵變是系統(tǒng)吸收或放出熱量的量度，熵變的大小與過程的熱量變化有關(guān)。

9.熵增原理與熱力學(xué)第二定律的關(guān)系：熵增原理是熱力學(xué)第二定律的一種表述方式，兩者實(shí)質(zhì)上是相同的。

10.熱力學(xué)第二定律的證明：熱力學(xué)第二定律的證明涉及到數(shù)學(xué)推導(dǎo)和物理實(shí)驗(yàn)，通常使用卡諾定理和熵增原理來進(jìn)行證明。

11.熵與信息的關(guān)系：熵與信息有密切的關(guān)系，信息熵是信息無序度的量度，信息熵的大小與信息的傳輸和處理有關(guān)。

12.熵增原理在生物學(xué)中的應(yīng)用：熵增原理在生物學(xué)中有重要的應(yīng)用，它說明了生物體的新陳代謝過程是符合熱力學(xué)第二定律的。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

1.學(xué)生總結(jié)：讓學(xué)生回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的熱力學(xué)第二定律的基本概念、熵增原理、熱力學(xué)過程的可逆性等內(nèi)容，通過自己的語言進(jìn)行總結(jié)，加深對知識點(diǎn)的理解和記憶。

2.教師點(diǎn)評：教師對學(xué)生的總結(jié)進(jìn)行點(diǎn)評，肯定學(xué)生的正確理解，糾正錯(cuò)誤觀念，并強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)第二定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用和意義。

3.課堂疑問：鼓勵(lì)學(xué)生提出對本節(jié)課內(nèi)容的理解疑問，教師進(jìn)行解答，確保學(xué)生對知識點(diǎn)有清晰準(zhǔn)確的理解。

當(dāng)堂檢測：

1.選擇題：設(shè)計(jì)幾道選擇題，檢測學(xué)生對熱力學(xué)第二定律、熵增原理、熱力學(xué)過程可逆性等知識點(diǎn)的掌握情況。

2.簡答題：設(shè)置幾道簡答題，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識點(diǎn)進(jìn)行分析解答，檢測學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力。

3.應(yīng)用題：設(shè)計(jì)幾道應(yīng)用題，讓學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)第二定律的知識點(diǎn)解決實(shí)際問題，檢測學(xué)生對知識點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用能力。

4.實(shí)驗(yàn)分析題：如果課堂中有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以設(shè)計(jì)一道實(shí)驗(yàn)分析題，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，運(yùn)用熱力學(xué)第二定律的知識點(diǎn)進(jìn)行解釋和分析。

5.小組討論題：設(shè)置一道小組討論題，讓學(xué)生分組討論，運(yùn)用熱力學(xué)第二定律的知識點(diǎn)進(jìn)行分析和解答。

6.課堂反饋：在課堂檢測結(jié)束后，教師及時(shí)給予學(xué)生反饋，對學(xué)生的正確答案進(jìn)行肯定，對錯(cuò)誤答案進(jìn)行指導(dǎo)和糾正，幫助學(xué)生提高。課后拓展1.拓展內(nèi)容：

-推薦閱讀材料：閱讀《熱力學(xué)第二定律》的相關(guān)章節(jié)，加深對熱力學(xué)第二定律的理解。

-觀看視頻資源：觀看有關(guān)熱力學(xué)第二定律的視頻，例如TED演講、科普視頻等，增加對熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用和理解。

-探索科學(xué)網(wǎng)站：訪問科學(xué)網(wǎng)站，如PhysicsClassroom、PhysicsToday等，了解熱力學(xué)第二定律的最新研究進(jìn)展和應(yīng)用。

2.拓展要求：

-完成閱讀材料：學(xué)生需要在課后自主閱讀推薦的材料，并完成閱讀筆記，記錄自己的理解和感悟。

-觀看視頻資源：學(xué)生需要在課后觀看推薦的視頻，并完成視頻筆記，記錄視頻中的重要觀點(diǎn)和自己的思考。

-探索科學(xué)網(wǎng)站：學(xué)生需要在課后訪問推薦的科學(xué)網(wǎng)站，并完成網(wǎng)站筆記，記錄網(wǎng)站中的重要信息和自己的見解。

-回答思考問題：學(xué)生需要在課后思考老師提出的思考問題，例如“如何運(yùn)用熱力學(xué)第二定律解釋冰箱的工作原理？”等，并完成思考筆記。

-小組討論：學(xué)生需要在課后與同學(xué)進(jìn)行小組討論，分享自己的閱讀和觀看心得，互相交流意見，共同提高對熱力學(xué)第二定律的理解。

-提出疑問：學(xué)生如果在閱讀、觀看或討論過程中遇到疑問，可以及時(shí)向老師提出，老師會(huì)提供必要的指導(dǎo)和幫助。

-作業(yè)提交：學(xué)生需要在課后提交閱讀筆記、視頻筆記、網(wǎng)站筆記和思考筆記，老師會(huì)進(jìn)行批改和反饋，幫助學(xué)生提高。板書設(shè)計(jì)①熱力學(xué)第二定律基本概念：

-熵：系統(tǒng)無序度的量度

-熵增：自然過程中熵的增加

-熵減：自然過程中熵的減少

②熵增原理和熱力學(xué)過程可逆性：

-熵增原理：孤立系統(tǒng)中，總熵不會(huì)自發(fā)減少

-熱力學(xué)過程可逆性：可逆過程中熵變?yōu)榱?/p>

-不可逆過程：不可逆過程中熵變大于零

③熱力學(xué)第二定律與實(shí)際應(yīng)用：

-熱力學(xué)第二定律在能源轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用

-熱力學(xué)第二定律在熱力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

-熱力學(xué)第二定律在冰箱中的應(yīng)用

板書設(shè)計(jì)應(yīng)條理清楚、重點(diǎn)突出、簡潔明了，以便于學(xué)生理解和記憶。同時(shí)，板書設(shè)計(jì)應(yīng)具有藝術(shù)性和趣味性，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。教學(xué)反思與總結(jié)在教學(xué)熱力學(xué)第二定律這節(jié)課中，我通過多種教學(xué)方法和策略，試圖讓學(xué)生更好地理解和掌握這一重要物理概念。我采用了直觀的教學(xué)方式，通過圖片、圖表、視頻等輔助材料，幫助學(xué)生形象地理解熵增原理和熱力學(xué)過程的可逆性。同時(shí)，我也設(shè)計(jì)了小組討論和實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用，提高他們的實(shí)踐能力。

然而，在教學(xué)過程中也存在一些問題和不足。我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解熵增原理