第三章 第4节 热力学第二定律2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019 江苏专用）.docx

第三章第4节热力学第二定律2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019江苏专用）

科目

授课时间节次

--年—月—日（星期——）第—节

指导教师

授课班级、授课课时

授课题目

（包括教材及章节名称）

第三章第4节热力学第二定律2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019江苏专用）

课程基本信息

1.课程名称：热力学第二定律

2.教学年级和班级：高中三年级物理选修班

3.授课时间：2023-2024学年第二学期，第5周星期二上午第三节

4.教学时数：45分钟

本节课将依据人教版2019江苏专用新教材高中物理选择性必修第三册，针对第三章第4节“热力学第二定律”进行同步教学设计。课程将紧密围绕热力学第二定律的概念、表述及其在实际生活中的应用展开，通过案例分析、互动讨论等形式，深化学生对热力学第二定律的理解，提高学生的科学思维能力和实践应用能力。

核心素养目标分析

本节课围绕热力学第二定律，旨在培养学生以下核心素养：首先，通过探究热力学第二定律的内容，发展学生物理观念的形成，使其理解并掌握能量转化与守恒的普遍规律。其次，通过案例分析，提高学生科学思维能力，培养其运用物理知识解决实际问题的能力。再次，通过课堂讨论与互动，增强学生科学探究精神，使其具备合作交流的能力。最后，强调热力学第二定律在生活、社会及科技发展中的应用，提升学生科学态度与责任意识，培养其对社会可持续发展的责任感。

教学难点与重点

1.教学重点

（1）热力学第二定律的两种常见表述：开尔文表述和克劳修斯表述。

（2）理解热力学第二定律与能量守恒定律的关系，以及它在能量转化中的应用。

（3）掌握热力学第二定律在宏观热现象中的体现，如热机效率、热力学过程的不可逆性等。

举例：通过分析热机工作原理，强调热力学第二定律对热机效率的限制，以及在实际应用中如何优化能源使用。

2.教学难点

（1）热力学第二定律的抽象概念理解，如熵的增加、宏观过程不可逆性等。

（2）区分热力学第一定律与第二定律的应用场景，理解两者在能量问题中的互补性。

（3）将热力学第二定律应用于实际问题分析，如生态系统的能量流动、工业过程中的能量损失等。

举例：通过引入生态系统中的能量流动案例，帮助学生理解热力学第二定律在生物环境中的体现，以及如何分析实际过程中的能量损耗和效率问题。同时，通过比较第一定律和第二定律，使学生明白两者在解决能量问题时的不同作用和相互联系。

教学方法与策略

1.选择适合的教学方法：本节课将采用讲授法、案例研究法和讨论法相结合的教学方式。通过讲授法明确热力学第二定律的核心概念和原理；运用案例研究法分析实际生活中的热力学现象，加深理解；开展课堂讨论，促进学生主动思考和交流。

-讲授法：详细讲解热力学第二定律的两种表述及其应用。

-案例研究法：分析热机效率、生态系统中的能量流动等实例。

-讨论法：组织学生就热力学第二定律在现代科技和生活中的应用进行讨论。

2.设计教学活动：开展小组合作实验，让学生设计并实施简单的热力学实验，观察和记录数据，分析热力学第二定律在实验过程中的体现。

-实验活动：分组进行热机模拟实验，观察和分析能量转化效率。

3.确定教学媒体使用：利用多媒体课件、网络资源和实物模型等教学媒体，直观展示热力学第二定律相关概念和实例，提高学生的理解和记忆。同时，利用互动式白板等技术手段，增强课堂互动，提高学习效果。

教学过程

课前准备：

1.确保多媒体设备正常运行，准备好课件、实物模型等教学资源。

2.将学生分成若干小组，提前布置预习任务，让学生对热力学第二定律有个初步了解。

一、导入新课（5分钟）

1.通过回顾热力学第一定律，引导学生思考能量守恒定律在现实生活中的应用。

2.提问：“能量守恒定律已经告诉我们能量不能凭空消失或产生，那么为什么还会存在能源危机？”引发学生对热力学第二定律的兴趣。

二、新课讲解（15分钟）

1.采用讲授法，详细讲解热力学第二定律的两种表述：开尔文表述和克劳修斯表述。

-开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并完全转化为有用功，而不引起其他变化。

-克劳修斯表述：不可能使热量自发地从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。

2.阐述热力学第二定律与能量守恒定律的关系，强调其在能量转化中的应用。

三、案例分析（15分钟）

1.展示热机效率的案例，分析热力学第二定律对热机效率的限制。

2.引导学生思考如何在实际应用中优化能源使用，提高热机效率。

四、小组实验（15分钟）

1.分组进行热机模拟实验，让学生观察和记录数据，分析能量转化效率。

2.学生通过实验，亲身感受热力学第二定律在实验过程中的体现。

五、课堂讨论（10分钟）

1.组织