2018-2019學年高中物理滬科版選修3-3 4.3熱力學第二定律教案

2018—2019學年高中物理滬科版選修3-34.3熱力學第二定律教案科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2018—2019學年高中物理滬科版選修3-34.3熱力學第二定律教案教學內(nèi)容2018—2019學年高中物理滬科版選修3-3第四章第三節(jié)“熱力學第二定律”，教學內(nèi)容包括：

1.熱力學第二定律的表述與理解；

2.熵的概念及其在熱力學過程中的變化規(guī)律；

3.可逆過程與不可逆過程的特點及其對熵變的影響；

4.熱力學第二定律與能量守恒定律的關系；

5.熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用實例。核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生理解熱力學第二定律的內(nèi)涵，提升科學思維能力；

2.培養(yǎng)學生運用熵的概念分析熱力學過程，增強實際問題解決能力；

3.培養(yǎng)學生通過可逆與不可逆過程的認識，提高觀察能力與批判性思維能力；

4.培養(yǎng)學生理解能量守恒與熱力學第二定律的關系，形成系統(tǒng)觀念；

5.培養(yǎng)學生關注熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用，激發(fā)創(chuàng)新意識與科技探究興趣。學習者分析1.學生已經(jīng)掌握了熱力學基本概念、能量守恒定律以及熱力學第一定律的相關知識，能夠理解能量轉(zhuǎn)換與守恒的過程。

2.學生對物理現(xiàn)象具有一定的好奇心，具備一定的邏輯思維能力和抽象思維能力，學習風格多樣，部分學生擅長理論分析，部分學生善于實踐探究。

3.學生在本章節(jié)可能遇到的困難和挑戰(zhàn)包括：理解熵的概念及其變化規(guī)律、區(qū)分可逆與不可逆過程的特點、掌握熱力學第二定律與能量守恒定律的關系，以及將理論知識應用于實際問題的解決過程中。此外，部分學生可能在理解熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用時感到困惑。教學資源1.硬件資源：多媒體教學設備、實驗器材（如熱機模型、溫度計、壓力計等）、黑板、粉筆。

2.軟件資源：教學PPT、物理學科軟件（如模擬熱力學過程的軟件）、教學視頻。

3.課程平臺：校園網(wǎng)絡教學平臺、物理學科資源庫。

4.信息化資源：電子教案、在線互動問答系統(tǒng)、虛擬實驗室。

5.教學手段：講授、小組討論、實驗演示、學生實驗操作、案例分析、問題探究。教學過程1.導入新課

同學們，我們在學習了熱力學第一定律的基礎上，今天將要進入熱力學第二定律的學習。這一章節(jié)我們將探討一個全新的概念——熵，并了解它在熱力學過程中的重要作用。請大家回顧一下能量守恒定律的內(nèi)容，為學習新課做好準備。

2.知識講解

首先，我們來了解熱力學第二定律的表述。熱力學第二定律指出：在自然過程中，熵總是趨向于增加。那么，什么是熵呢？熵是衡量系統(tǒng)無序程度的物理量，我們可以通過實驗和觀察來理解熵的變化。

此外，熱力學第二定律與能量守恒定律有何關系呢？能量守恒定律告訴我們能量不會消失，但在熱力學過程中，能量會從有用形式轉(zhuǎn)化為無用形式，這就是熵增加的體現(xiàn)。因此，熱力學第二定律可以被看作是能量守恒定律的一個補充。

3.實踐探究

現(xiàn)在，請同學們分成小組，利用實驗器材進行以下實驗：

（1）觀察熱機模型運行過程中的可逆與不可逆現(xiàn)象；

（2）測量并記錄實驗數(shù)據(jù)，分析熵的變化規(guī)律；

（3）討論如何提高熱機效率，降低熵的增加。

4.知識應用

（1）制冷技術的發(fā)展：制冷技術利用熱力學第二定律，實現(xiàn)了低溫環(huán)境下的熵減少，從而降低溫度；

（2）能源轉(zhuǎn)換與利用：在能源轉(zhuǎn)換過程中，如何提高能源利用率，降低熵的增加，是科學家們一直在研究的問題；

（3）環(huán)境保護：環(huán)境保護實質(zhì)上是在減少人類活動帶來的熵增加，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

5.總結與反思

（1）熵的概念及其在熱力學過程中的變化規(guī)律；

（2）可逆過程與不可逆過程的特點；

（3）熱力學第二定律與能量守恒定律的關系；

（4）熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用。

請同學們在課后進行復習，并思考以下問題：

（1）如何在生活中應用熱力學第二定律，提高能源利用效率？

（2）如何從熵的角度看待環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展？

6.作業(yè)布置

（1）完成課后練習題；

（2）撰寫一篇關于熱力學第二定律應用的小論文，題目自擬。

同學們，今天的課程就到這里，希望你們能夠?qū)⑺鶎W知識運用到實際生活中，為我們的社會做出貢獻。下課！教學資源拓展1.拓展資源：

-圖書資源：推薦閱讀《熱力學與統(tǒng)計物理》、《熱力學簡明教程》等書籍，以深化對熱力學第二定律的理解。

-視頻資源：觀看與熱力學第二定律相關的科普視頻，如《熵與時間的箭頭》、《熱力學第二定律的現(xiàn)代詮釋》等，幫助學生形象地理解抽象概念。

-實踐資源：組織學生參觀發(fā)電廠、制冷設備制造商等，了解熱力學第二定律在工業(yè)中的應用。

2.拓展建議：

-進行深入研究：鼓勵學生針對熱力學第二定律中的某個知識點，如熵的概念、可逆與不可逆過程等，進行深入研究，形成研究報告。

-小組討論：組織學生就熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用展開小組討論，如能源轉(zhuǎn)換效率、環(huán)境保護等，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。

-跨學科學習：引導學生探索熱力學第二定律與化學、生物學等其他學科的聯(lián)系，如生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換、化學反應的熵變等，提高學生的跨學科思維能力。

-生活實踐：鼓勵學生在生活中觀察和思考熱力學第二定律的應用，如節(jié)能措施、可再生能源利用等，將理論知識與實際相結合。

-創(chuàng)新設計：激發(fā)學生創(chuàng)新意識，設計基于熱力學第二定律的新型能源轉(zhuǎn)換設備或環(huán)保方案，提升學生的創(chuàng)新能力。教學反思與總結在這節(jié)課中，我采用了講授、實驗、討論等多種教學方法，旨在幫助學生深入理解熱力學第二定律的內(nèi)涵。從整個教學過程來看，我覺得有幾個方面值得反思。

首先，關于教學方法，我發(fā)現(xiàn)通過實驗和案例分析，同學們能夠更直觀地理解熵的變化規(guī)律，以及熱力學第二定律在實際中的應用。但在實驗過程中，部分同學對實驗器材的操作不夠熟練，導致數(shù)據(jù)收集和結果分析出現(xiàn)了一些問題。為此，我考慮在今后的教學中，加強對實驗操作的指導，提高學生的實驗技能。

其次，關于教學策略，我注意到在小組討論環(huán)節(jié)，同學們能夠積極參與，發(fā)揮團隊協(xié)作精神，這讓我很欣慰。但同時，我也發(fā)現(xiàn)有些同學在討論過程中過于依賴他人，缺乏獨立思考。針對這一問題，我計劃在后續(xù)教學中，引導學生獨立思考，培養(yǎng)他們的批判性思維。

在教學管理方面，我意識到課堂時間的分配還需進一步優(yōu)化。在今后的教學中，我會盡量控制好每個環(huán)節(jié)的時間，確保教學內(nèi)容充實，同時給予學生足夠的思考和實踐空間。

教學總結方面，本節(jié)課的教學效果總體良好。學生在知識層面，對熱力學第二定律的表述、熵的概念、可逆與不可逆過程等有了更深入的理解。在技能方面，學生的實驗操作能力、數(shù)據(jù)分析能力得到了鍛煉。在情感態(tài)度方面，同學們對物理學科的興趣和探究精神得到了提升。

然而，教學中仍存在一些問題和不足。部分學生對理論知識掌握不夠扎實，需要在課后進行鞏固。針對這一問題，我計劃在課后加強輔導，關注學生的個體差異，提高他們的學習效果。

改進措施和建議如下：

1.優(yōu)化實驗環(huán)節(jié)，加強實驗操作指導，提高學生的實驗技能；

2.引導學生獨立思考，培養(yǎng)批判性思維，提高課堂討論質(zhì)量；

3.合理分配教學時間，確保教學內(nèi)容充實，給予學生足夠的思考和實踐空間；

4.加強課后輔導，關注學生個體差異，提高理論知識掌握程度。教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：在本節(jié)課中，同學們表現(xiàn)出較高的學習熱情，積極參與課堂互動，對熱力學第二定律的相關概念表現(xiàn)出濃厚的興趣。在提問環(huán)節(jié)，大家能夠主動思考，提出有針對性的問題，展現(xiàn)出了良好的求知欲和思考能力。

2.小組討論成果展示：在小組討論環(huán)節(jié)，同學們充分發(fā)揮團隊協(xié)作精神，針對熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用進行了深入探討。各小組展示成果時，能夠明確表達自己的觀點，展現(xiàn)出良好的溝通能力和合作精神。

3.隨堂測試：通過隨堂測試，我發(fā)現(xiàn)大部分學生對熱力學第二定律的基本概念和知識點掌握得較好，但仍有部分同學在熵的概念和可逆與不可逆過程的理解上存在誤區(qū)。這提示我在今后的教學中需要加強對這些知識點的講解和鞏固。

4.作業(yè)完成情況：從課后作業(yè)的完成情況來看，同學們能夠認真對待，按時提交。大部分同學的作業(yè)質(zhì)量較高，但仍有個別同學在解題過程中出現(xiàn)思路不清晰、計算錯誤等問題。

5.教師評價與反饋：針對本次課程的教學評價與反饋，我認為同學們在知識掌握、技能提升和情感態(tài)度方面都有所收獲。但在教學中，我也發(fā)現(xiàn)以下問題：

-部分同學對實驗操作不夠熟練，需要加強實驗技能的培養(yǎng)；

-部分同學在討論過程中過于依賴他人，缺乏獨立思考；

-課后作業(yè)中，部分同學對知識點的掌握不夠扎實，需加強鞏固。

針對以上問題，我將在今后的教學中采取以下措施：

-加強實驗環(huán)節(jié)的指導，提高學生的實驗操作能力；

-引導學生獨立思考，培養(yǎng)批判性思維；

-對于作業(yè)中存在的問題，及時給予反饋，幫助學生查漏補缺；

-關注學生個體差異，針對性地進行課后輔導。

希望通過以上措施，能夠進一步提高同學們的學習效果，使他們在熱力學第二定律這一章節(jié)的學習中取得更好的成績。重點題型整理1.解釋熵的概念及其在熱力學過程中的作用。

答案：熵是衡量系統(tǒng)無序程度的物理量，通常用S表示。在熱力學過程中，熵的變化反映了系統(tǒng)內(nèi)能量的分布和無用能量的增加。根據(jù)熱力學第二定律，自然過程中熵總是趨向于增加。

舉例：在一個理想氣體絕熱膨脹的過程中，氣體對外做功，內(nèi)能不變，但熵增加。

2.列舉并解釋可逆過程與不可逆過程的特點。

答案：可逆過程是指在無限小的變化過程中，系統(tǒng)與外界之間的能量交換和物質(zhì)交換可以完全逆向進行的過程；不可逆過程則相反，無法完全逆向進行。

舉例：

-可逆過程：理想氣體等溫膨脹；

-不可逆過程：摩擦生熱。

3.解釋熱力學第二定律與能量守恒定律的關系。

答案：熱力學第二定律與能量守恒定律是互補的。能量守恒定律表明，在一個封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空消失或產(chǎn)生，總能量保持不變。而熱力學第二定律則指出，雖然能量總量守恒，但能量會從有用形式轉(zhuǎn)化為無用形式，即熵增加。

舉例：一個熱機工作過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能和熱能，但熱能部分會散失到環(huán)境中，無法完全轉(zhuǎn)化為有用的機械能。

4.討論如何提高熱機效率，降低熵的增加。

答案：提高熱機效率，降低熵的增加可以通過以下方式：

-減少熱機內(nèi)部摩擦，提高可逆性；

-優(yōu)化熱機設計，減少熱損耗；

-采用高效能源轉(zhuǎn)換技術，如熱電偶等。

舉例：在汽車內(nèi)燃機中，通過采用渦輪增壓技術，提高燃燒效率，減少能量損失，從而提高熱機效率。

5.分析熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用。

答案：熱力學第二定律在現(xiàn)代科技領域的應用廣泛，如制冷技術、能源轉(zhuǎn)換與利用、環(huán)境保護等。

舉例：

-制冷技術：空調(diào)、冰箱等制冷設備利用熱力學第二定律，實現(xiàn)低溫環(huán)境下的熵減少；

-能源轉(zhuǎn)換：太陽能電池、燃料電池等能源轉(zhuǎn)換設備，通過提高能量轉(zhuǎn)換效率，降低熵的增加；

-環(huán)境保護：利用熱力學第二定律原理，開發(fā)節(jié)能減排技術和設備，減少人類活動對環(huán)境的