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2019-2020年高二物理 第十一章《分子熱運動 能量守恒》第四節(jié) 物體的內(nèi)能 熱量（2）教案 舊人教版 教學目標 一、知識目標： ①、了解熱力學第二定律的發(fā)展簡史。 ②、了解什么是第二類永動機，為什么第二類永動機不可以制成。 ③、了解熱傳導(dǎo)的方向性。 ④、了解熱力學第二定律的兩種表述方法，以及這兩種表述的物理實質(zhì)。 ⑤、了解什么是能量耗散。 教學重點 熱力學第二定律及所反映出的熱現(xiàn)象的宏觀過程的方向性。 教學難點 熱力學第二定律中所描述的 "不發(fā)生其他變化" 教學方法 多媒體輔助教學，分析討論講解相結(jié)合。 教學用具 多媒體演示系統(tǒng)、自制電腦教學軟件。 課時安排 1課時 教學過程 一、引入新課： 1、復(fù)習提問; ①熱力學第一定律的內(nèi)容是什么？ ②第一類永動機為什么沒有制成？ ③能量守恒定律是怎樣表述的？ 2、引入新課： 教師說明：在能量守恒定律中，存在著能量的 "轉(zhuǎn)移"和 "轉(zhuǎn)化"，具體到熱力學第二定律，內(nèi)能和內(nèi)能之間存在著"轉(zhuǎn)移"以及內(nèi)能和機械能之間也存在著"轉(zhuǎn)化"的過程，引入課題：熱力學第二定律。 二、新課教學: （一）內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 內(nèi)能轉(zhuǎn)移實質(zhì)就是熱傳遞。 舉例： 1 冰箱中的冰激凌在停電時的融化過程，引導(dǎo)學生分析融化的原因。 （熱量可以從高溫物體傳遞給低溫物體） 2 冰箱里的冰激凌在冰箱正常工作時并沒有融化。 進一步引導(dǎo)學生思考熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體這種說法是否妥當。如果不妥當應(yīng)該怎樣說。從而得出所謂的熱量從高溫物體向低溫物體傳遞是一個自發(fā)的過程，熱量從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移需要其他的物理過程參與。以模擬動畫說明內(nèi)能轉(zhuǎn)移過程的方向性）得出熱力學第二定律克勞修斯表述：不可能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不產(chǎn)生其他變化。 內(nèi)能轉(zhuǎn)移過程的方向性 說明: 不產(chǎn)生其他變化是指沒有其他物理過程參與 （二）內(nèi)能和機械能之間的轉(zhuǎn)化 瓦特蒸汽機的發(fā)明說明人們開始了熱機理論的研究，（"熱機"就是一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機械） 1824年，卡諾在《論火的動力》中指出 "凡是有溫度差的地方就能夠發(fā)生動力" 1834年，克拉珀龍把卡諾這一思想幾何化為"卡諾循環(huán)" 熱機從高溫熱源吸收熱量Q，其中一部分對外做功W，另一部分被釋放給低溫熱源，根據(jù)能量守恒定律 Q1 = Q2 + W η=W/ Q1 = (Q1- Q2) /Q1 =1 - Q2/ Q1 可以知道Q2 越少，η越高 于是人們就考慮能否讓Q2不存在，這樣就可以產(chǎn)生一個η=100％的熱機，就可以產(chǎn)生另一種永動機，可以看到這種機械并不違反能量守恒定律，這一類永動機叫第二類永動機。 第二類永動機：能從單一熱源吸收熱量全部用來做功而不引起其他變化的機械。 如果這一類永動機能夠制成，它就可以從外界諸如空氣、海洋、土壤等單一熱源中不斷地吸取能量，而對外做功。眾所周知在空氣和海洋中內(nèi)能是取之不盡的，這樣的話飛機不用帶油箱，輪船不用帶燃料。人們?yōu)榇俗龀隽嗽S多努力，做了大量的嘗試，但是第二類永動機始終還是沒能制成。伴隨著一次次的失敗，終于認識到第二類永動機是不可能制成的。 這個結(jié)論是開爾文首先提出來的。 開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不產(chǎn)生其他變化。即:第二類永動機是不可能制成的。 說明熱力學第二定律兩種表述形式實質(zhì)是一樣的，只是側(cè)重角度不同： 1、克勞修斯表述體現(xiàn)熱傳導(dǎo)的方向性 2、開爾文表述體現(xiàn)機械能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化的方向性 能量耗散 引導(dǎo)學生閱讀46頁能量耗散的內(nèi)容并歸納出自然界中的能量有的便于利用而有的不便于利用，內(nèi)能作為能量發(fā)展的最終形式是沒有辦法把這些流散的內(nèi)能重新收集起來加以利用。 舉例：電能轉(zhuǎn)化為光能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：烤火時高溫物體的內(nèi)能變?yōu)榈蜏匚矬w的內(nèi)能都是無法將散失的內(nèi)能重新再利用能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性。說明能量耗散不是能量損失，只是可便于利用的能量減少了。 三、小結(jié): 熱力學第二定律提示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨立于熱力學第一定律的一個重要自然規(guī)律。 四、布置作業(yè): 課后習題 五、板書設(shè)計: （一）內(nèi)能的轉(zhuǎn)移： （二）內(nèi)能和機械能之間的轉(zhuǎn)化：