第3节 珍惜大自然（表格式教学设计）物理鲁科版必修第三册

年级

高二

学科

物理

教师

课题

第3节  珍惜大自然

教学

目标

物理观念

能结合能量转化规律，理解自然资源（如化石能源、水能）的物理属性及有限性，建立“自然能源与物理规律紧密关联”的观念。

科学思维

能分析能源开发（如火力发电、太阳能利用）中的能量损耗与环境影响，推理可持续能源的选择依据，提升综合分析与决策思维能力。

科学探究

能参与“调查身边能源利用现状”活动，通过收集数据、分析案例，探究减少能源浪费的物理方法，提高实践探究与数据解读能力。

科学态度

与责任

通过认识物理技术对生态保护的作用（如新能源技术），树立“利用物理知识守护自然”的意识，培养尊重自然、践行环保的责任担当。

教学

重难点

重点：结合物理知识理解自然资源利用与能量损耗的关系。

难点：将能量守恒规律与实际环保行动建立关联。

教学过程

教师活动

学生活动

教学引入

破窗之问：一栋空置厂房的窗户从完好到碎裂，玻璃碎片散落一地，随后杂草从缝隙中生长，锈迹蔓延墙体。问：“如果我们把时光倒流，这些碎片能否自动飞回原位，重新组成完整的玻璃？为什么？”
 

1. 观看视频，思考问题。
2. 回忆能量守恒定律。
3. 感知自然过程的方向性。
4. 产生探究欲望。

新课讲授 一、熵与地球家园

就像一首优美的交响乐一旦结束，音符不会自动回到乐谱上；大自然的和谐图景一旦被打破，也难以自行复原。我们该如何读懂这份来自宇宙深处的提醒？

思考：物体内部大量分子时刻做无规则运动，这些微粒运动的剧烈程度和分布情况是像阅兵队伍那样整齐有序，还是像闹市人群那样杂乱无序？

人们发现，处于不同状态的物体，分子运动的无序程度也不一样，为了描述这种差异，物理学中引入了熵（entropy）这个物理量。熵越高，就意味着系统越无序；熵越低，就意味着系统越有序。

如果在房间里打开花露水瓶的盖子，瓶子里的香精分子会自发地弥散到整个房间。显然，在这一过程中，由空气分子和香精分子组成的系统变得更加无序了。这个自发过程最可能向着系统熵增加的方向进行。

聆听教师讲解，思考。

举例说明：整齐排列的书本被打乱、新鲜食物腐烂、建筑物风化倒塌……都是熵增的表现。强调“孤立系统中熵永不减少”是热力学第二定律的核心表述之一。

展示地球能量平衡示意图：太阳以短波辐射形式向地球输送高品质能量（低熵），地球则以长波红外辐射形式向外散发热量（高熵）。这个过程中，地球并非孤立系统，而是开放系统。
关键点拨：正是由于太阳源源不断地提供低熵能量，植物才能通过光合作用将二氧化碳和水合成有机物，构建生物体的有序结构，从而局部“对抗”熵增趋势。可以说，地球上所有的生命秩序都建立在太阳能的基础之上。
反向设问：“如果有一天太阳熄灭，地球会变成什么样？”引导学生想象一个彻底熵化的死寂星球——万物归于均质、温度一致、毫无生机的状态。由此凸显太阳能对于维持地球生命系统的不可替代性。

1. 描述有序与无序的变化。
2. 理解熵的概念。
3. 思考太阳能的作用。