3.4热力学第二定律 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3

3.4热力学第二定律 〖教材分析〗 本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，教学时要注意讲清这两个定律的区别。对于热力学第二定律，教材先从学生比较熟悉的扩散过程的方向性入手，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，以期引起学生思维的深化，也作为学习热力学第二定律的基础。教材中热力学第二定律的两种表述，分别是热传递的方向性和机械能与内能转化过程的方向性的表述，最终归结为自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。教学时着重强调好方向性的问题。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念∶通过自然界中宏观过程的方向性，建立起热力学第二定律的概念。能用热力学第二定律正确描述和解释宏观方向性的自然现象。 科学思维∶对常见的宏观自然过程的方向性进行简单分析；知道能量守恒与节约能源的本质。 科学探究：理解冰箱的工作原理以及热机的效率为什么无法达到100%。 科学态度与责任∶了解能源在社会发展中的地位；知道人类必须尊重自然，遵循自然规律；养成保护环境、节约资源、促进可持续发展的良好习惯。 〖教学重难点〗 教学重点：热力学第二定律两种常见的表述。 教学难点：热力学第二定律的开尔文表述。 〖教学准备〗 多媒体课件等。 〖教学过程〗 一、新课引入 一滴红色颜料滴进一杯清水中扩散，整杯水将均匀地变红。从系统的角度来看，扩散之前是一种状态，扩散后是另一种状态。那么，水中扩散后的颜料能否自发地重新聚集在一起，而其余部分又变成清水? 动态图播放扩散现象的过程。 二、新课教学 （一）热力学第二定律 覆水难收，说的是泼出去的水不可能再收回来了。水往低处流，水也不可能向高处流。 问题：大家是否发现一些事件的发展过程具有方向性、不可逆性? 能量守恒定律告诉我们，在自然界发生的一切过程中能量都是守恒的，一个导致能量创生或能量消失的过程是不可能出现的。 思考：满足能量守恒定律的过程是否都能实现呢? 例如： 物体间的传热：热由高温物体传向低温物体 气体的膨胀：体积由小到大 扩散现象：密度由密到疏 有摩擦的机械运动：由功到热等 这些现象都具有方向性，而相反的过程，即使不违背能量守恒定律，我们也从未见到它们会自发地进行。这就是 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。 1.热力学第二定律克劳修斯表述： 热量不能