(教學(xué)設(shè)計(jì))第3章 主題提升課(2) 熱力學(xué)定律2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)(人教版2019)

(教學(xué)設(shè)計(jì))第3章主題提升課(2)熱力學(xué)定律2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)(人教版2019)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂弧⒄n程基本信息1.課程名稱：高中物理選擇性必修第三冊(cè)——熱力學(xué)定律

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：2023-2024學(xué)年，高中物理選擇性必修第三冊(cè)

3.授課時(shí)間：課時(shí)2課時(shí)，每課時(shí)45分鐘

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：共2課時(shí)，總計(jì)90分鐘二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析1.科學(xué)探究：通過(guò)探究熱力學(xué)定律，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理技能。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)原理和方法思考問(wèn)題，提高學(xué)生的邏輯思維、批判性思維和創(chuàng)新思維能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、追求真理的態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的責(zé)任感和使命感，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。

4.物理觀念：使學(xué)生理解熱力學(xué)定律的本質(zhì)，建立正確的物理觀念，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋自然現(xiàn)象的能力。

5.應(yīng)用與創(chuàng)新：培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)熱力學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：在學(xué)習(xí)熱力學(xué)定律之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)掌握了力學(xué)、熱學(xué)、能量守恒等基本物理知識(shí)，能夠理解并運(yùn)用這些知識(shí)解釋一些簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：由于是高中學(xué)生，大部分學(xué)生對(duì)物理學(xué)科有一定的興趣，但興趣程度和學(xué)習(xí)能力各有不同。學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格也各異，有的喜歡通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐來(lái)學(xué)習(xí)，有的則更擅長(zhǎng)理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在學(xué)習(xí)熱力學(xué)定律的過(guò)程中，學(xué)生可能對(duì)一些抽象的概念和理論難以理解，如熵增、熱力學(xué)第二定律等。同時(shí)，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題，解決實(shí)際問(wèn)題可能也會(huì)對(duì)學(xué)生構(gòu)成一定的挑戰(zhàn)。此外，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)處理能力也需要進(jìn)一步提高。四、教學(xué)資源1.軟硬件資源：多媒體投影儀、計(jì)算機(jī)、白板、實(shí)驗(yàn)器材（包括溫度計(jì)、熱量計(jì)、熱源等）、教室內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校提供的教學(xué)管理系統(tǒng)，用于上傳教學(xué)資料、布置作業(yè)和交流。

3.信息化資源：教學(xué)PPT、視頻教程、在線習(xí)題庫(kù)、科學(xué)雜志和論文、熱力學(xué)定律相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源。

4.教學(xué)手段：講授法、實(shí)驗(yàn)法、討論法、小組合作學(xué)習(xí)、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：提供熱力學(xué)定律的PPT、視頻教程和相關(guān)科學(xué)文章，要求學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：提出問(wèn)題如“熵增是什么意思？它在自然界中如何表現(xiàn)？”引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)在線平臺(tái)收集學(xué)生的預(yù)習(xí)筆記和疑問(wèn)，確保學(xué)生完成預(yù)習(xí)任務(wù)。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生在家自學(xué)熱力學(xué)定律的基本概念和原理。

-思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)。

-提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生在在線平臺(tái)上提交預(yù)習(xí)筆記和思考結(jié)果。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力，提前熟悉新課內(nèi)容。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)共享資源，監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前理解熱力學(xué)定律的基本概念，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過(guò)一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的熱力學(xué)現(xiàn)象，如冰淇淋融化，引出熱力學(xué)定律的學(xué)習(xí)。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解熵增、熱力學(xué)第二定律等核心概念，并用實(shí)例輔助說(shuō)明。

-組織課堂活動(dòng)：分組討論熱力學(xué)定律在生活中的應(yīng)用，如能源轉(zhuǎn)換和環(huán)境保護(hù)。

-解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生的疑問(wèn)，進(jìn)行個(gè)別解答或集體討論。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽(tīng)講并思考：學(xué)生專注聽(tīng)講，對(duì)熱力學(xué)定律的概念進(jìn)行深入思考。

-參與課堂活動(dòng)：學(xué)生在小組中積極討論，提出自己的觀點(diǎn)和例子。

-提問(wèn)與討論：學(xué)生針對(duì)不理解的地方提出問(wèn)題，與同學(xué)和老師進(jìn)行討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過(guò)講解使學(xué)生理解熱力學(xué)定律的理論基礎(chǔ)。

-實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

-合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組合作，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和協(xié)作。

作用與目的：

-確保學(xué)生能夠理解熱力學(xué)定律的核心概念，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中。

-培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和問(wèn)題解決能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：設(shè)計(jì)相關(guān)的練習(xí)題，鞏固學(xué)生對(duì)熱力學(xué)定律的理解和應(yīng)用。

-提供拓展資源：推薦學(xué)生閱讀相關(guān)的科學(xué)文章，觀看相關(guān)的科普視頻。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，提供具體反饋，幫助學(xué)生改進(jìn)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，鞏固課堂上學(xué)到的知識(shí)。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用推薦的資源進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和探索。

-反思總結(jié)：學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思，評(píng)估自己的理解程度。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成作業(yè)，自主探索更多的知識(shí)。

-反思總結(jié)法：指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)反思總結(jié)，提高自我認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)效果。

作用與目的：

-通過(guò)作業(yè)的完成，加深學(xué)生對(duì)熱力學(xué)定律的理解和應(yīng)用能力。

-通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬知識(shí)面。

-通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生自我評(píng)估，提升學(xué)習(xí)策略。六、拓展與延伸1.提供了與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：《自然》、《科學(xué)美國(guó)人》等科學(xué)雜志中有關(guān)熱力學(xué)定律的應(yīng)用和研究的文章；最新的科學(xué)會(huì)議論文，如國(guó)際熱力學(xué)研討會(huì)上的論文。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：學(xué)生可以針對(duì)課堂上學(xué)到的熱力學(xué)定律，尋找實(shí)際生活中的例子，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理、空調(diào)的制冷原理等，進(jìn)行探究和理解。

內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)要與教材相符，知識(shí)點(diǎn)要全面：

1.熵增和熵減：學(xué)生可以通過(guò)查閱資料，了解熵增和熵減在自然界中的具體應(yīng)用，如熵增原理在信息論中的應(yīng)用，熵減原理在能量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用等。

2.熱力學(xué)第二定律的其他表述：學(xué)生可以學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律的其他表述，如克勞修斯表述和開(kāi)爾文-普朗特表述，理解其本質(zhì)和應(yīng)用。

3.熱力學(xué)定律在工程和技術(shù)中的應(yīng)用：學(xué)生可以查閱資料，了解熱力學(xué)定律在工程和技術(shù)中的應(yīng)用，如熱力學(xué)定律在熱機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，熱力學(xué)定律在能源轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用等。

實(shí)用性要強(qiáng)：

1.學(xué)生可以通過(guò)查閱相關(guān)資料，了解熱力學(xué)定律在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用能力。

2.學(xué)生可以通過(guò)課后自主學(xué)習(xí)和探究，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和批判性思維能力。七、反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實(shí)踐導(dǎo)向：本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際案例的講解，使得學(xué)生能夠更好地理解熱力學(xué)定律的應(yīng)用，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.合作學(xué)習(xí)：通過(guò)小組討論和合作，學(xué)生能夠互相學(xué)習(xí)，提高了他們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.信息技術(shù)應(yīng)用：利用在線平臺(tái)和多媒體工具，使得課堂更加生動(dòng)有趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。

（二）存在主要問(wèn)題

1.學(xué)生理解困難：熱力學(xué)定律較為抽象，部分學(xué)生可能對(duì)其理解有困難，需要更多的輔助和解釋。

2.實(shí)驗(yàn)資源有限：部分學(xué)?？赡苋狈ν晟频膶?shí)驗(yàn)設(shè)備，影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果。

3.課后拓展不足：部分學(xué)生可能缺乏足夠的資源和指導(dǎo)，無(wú)法進(jìn)行有效的課后拓展學(xué)習(xí)。

（三）改進(jìn)措施

1.增加輔助教學(xué)：對(duì)于較難理解的知識(shí)點(diǎn)，可以增加圖解、動(dòng)畫(huà)等輔助教學(xué)材料，幫助學(xué)生更好地理解。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)安排：學(xué)?？梢约哟髮?duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入，或者通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)等方式，保證學(xué)生能夠充分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

3.引導(dǎo)課后拓展：提供更多的課后學(xué)習(xí)資源和指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和能力。八、內(nèi)容邏輯關(guān)系1.熱力學(xué)定律的基本概念

-熵增和熵減：描述熱力學(xué)過(guò)程的方向性。

-熱力學(xué)第二定律：自然界中自發(fā)過(guò)程的普遍規(guī)律。

-熱力學(xué)第一定律：能量守恒定律在熱力學(xué)中的體現(xiàn)。

2.熱力學(xué)定律的應(yīng)用

-熱機(jī)：熱力學(xué)定律在能量轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。

-制冷：熱力學(xué)定律在降低物體溫度中的應(yīng)用。

-熱傳遞：熱力學(xué)定律在熱量傳遞中的應(yīng)用。

3.熱力學(xué)定律與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系

-能源利用：熱力學(xué)定律在提高能源利用效率中的應(yīng)用。

-環(huán)境保護(hù)：熱力學(xué)定律在減少環(huán)境污染中的應(yīng)用。

-技術(shù)創(chuàng)新：熱力學(xué)定律在推動(dòng)新技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用。

板書(shū)設(shè)計(jì)：

1.熱力學(xué)定律的基本概念

-熵增、熵減

-熱力學(xué)第二定律

-熱力學(xué)第一定律

2.熱力學(xué)定律的應(yīng)用

-熱機(jī)：能量轉(zhuǎn)換

-制冷：降低溫度

-熱傳遞：熱量傳遞

3.熱力學(xué)定律與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系

-能源利用：提高效率

-環(huán)境保護(hù)：減少污染

-技術(shù)創(chuàng)新：推動(dòng)發(fā)展重點(diǎn)題型整理1.題目：解釋什么是熵增和熵減。

答案：熵增描述的是一個(gè)封閉系統(tǒng)的無(wú)序度增加的過(guò)程，而熵減描述的是一個(gè)封閉系統(tǒng)的無(wú)序度減少的過(guò)程。

2.題目：解釋熱力學(xué)第二定律的含義。

答案：熱力學(xué)第二定律描述的是在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，熱量自發(fā)地從高溫物體流向低溫物體，且這個(gè)過(guò)程是不可逆的。

3.題目：解釋熱力學(xué)第一定律的原理。

答案：熱力學(xué)第