1、黃恕伯 08.6.18熱力學定律熱力學定律高青一中 熊云黃恕伯 08.6.18一、考綱要求一、考綱要求黃恕伯 08.6.182013年普通高等學校招生全國統年普通高等學校招生全國統一一 考試大綱新課標理綜考試說明考試大綱新課標理綜考試說明主題主題內容內容要求要求熱力學定熱力學定律與能量律與能量守恒守恒熱力學第一熱力學第一定律定律能量守恒定能量守恒定律律熱力學第二熱力學第二定律定律黃恕伯 08.6.18 本章內容要求較低，考綱對給定的知識本章內容要求較低，考綱對給定的知識點全部是點全部是級要求級要求“了解了解”和和“認識認識”。這三個知識點屬于選修這三個知識點屬于選修3-33-3中重點考查的內中

2、重點考查的內容之一。常和分子動理論、理想氣體的狀態容之一。常和分子動理論、理想氣體的狀態方程結合出題，對學生的綜合分析能力要求方程結合出題，對學生的綜合分析能力要求較高，是較高，是3-33-3中考查的重點和熱點。中考查的重點和熱點。黃恕伯 08.6.18黃恕伯 08.6.18黃恕伯 08.6.18 黃恕伯 08.6.18黃恕伯 08.6.18黃恕伯 08.6.18黃恕伯 08.6.18黃恕伯 08.6.18第一單元第一單元第第1、2、3節節 著重介紹熱力學第著重介紹熱力學第一定律及其實驗基一定律及其實驗基礎礎第二單元第二單元 第第4、5節節 分別從宏觀、微分別從宏觀、微觀兩個方面闡述熱觀兩個方

3、面闡述熱力學第二定律和熵力學第二定律和熵第三單元第三單元第第6節節講能源的開發和節講能源的開發和節能能黃恕伯 08.6.18 教材中重視科學過程的學習，在介紹熱教材中重視科學過程的學習，在介紹熱力學第一定律（第力學第一定律（第3 3節）之前特地安排了兩節）之前特地安排了兩節介紹其實驗基礎。特別是在第一節節介紹其實驗基礎。特別是在第一節“功功和內能和內能”里重點介紹里重點介紹“焦耳定律焦耳定律”。焦耳。焦耳的熱功當量實驗在物理學史上具有里程碑的熱功當量實驗在物理學史上具有里程碑的意義，它的意義，它“精確地測量了做功與傳熱之精確地測量了做功與傳熱之間的等價關系間的等價關系” ” 從而為熱力學第一定

4、律，從而為熱力學第一定律，也為更加廣義的能量守恒定律的建立奠定也為更加廣義的能量守恒定律的建立奠定了堅實的實驗基礎。第了堅實的實驗基礎。第2 2節節“熱和內能熱和內能”內內容很簡潔，其主要內容在初中物理出現過，容很簡潔，其主要內容在初中物理出現過，本節主要介紹熱和內能的關系。本節主要介紹熱和內能的關系。黃恕伯 08.6.18 有了有了1 1、2 2兩節的鋪墊，第兩節的鋪墊，第3 3節得出熱節得出熱力學第一定律也就水到渠成了。熱力力學第一定律也就水到渠成了。熱力學第一定律推動了人們對能量守恒定學第一定律推動了人們對能量守恒定律的認識，教材用較大篇幅介紹了律的認識，教材用較大篇幅介紹了“能量守恒定

5、律能量守恒定律”。這也是。這也是“過程與過程與方法方法”、“情感態度與價值觀情感態度與價值觀”目標目標的突出體現。的突出體現。黃恕伯 08.6.18 第第4 4、第、第5 5兩節分別從宏觀、微觀兩個方兩節分別從宏觀、微觀兩個方面介紹熱力學第二定律。第面介紹熱力學第二定律。第4 4節從生活實例節從生活實例分析，引出分析，引出“并不是所有符合能量守恒的宏并不是所有符合能量守恒的宏觀過程都能真的發生觀過程都能真的發生”、“一切與熱想象有一切與熱想象有關的宏觀自然過程都是不可逆的關的宏觀自然過程都是不可逆的”。接著教。接著教材介紹了熱力學第二定律的兩種表述：一種材介紹了熱力學第二定律的兩種表述：一種是

6、按照熱傳導過程的方向性表示，另一種是是按照熱傳導過程的方向性表示，另一種是按照機械能與內能轉化過程的方向性表述，按照機械能與內能轉化過程的方向性表述，這兩種表述都表明：自然界中一切與熱現象這兩種表述都表明：自然界中一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。有關的實際宏觀過程都是不可逆的。黃恕伯 08.6.18 第第5 5節則大量地用統計方法介紹有序節則大量地用統計方法介紹有序無序、宏觀態、微觀態以及自發過程無序、宏觀態、微觀態以及自發過程的進行方向，通過微觀解釋加強對統的進行方向，通過微觀解釋加強對統計思想的教學。介紹了熵的概念，了計思想的教學。介紹了熵的概念，了解熵是反映系統無序程度的物理

7、量，解熵是反映系統無序程度的物理量，使熱力學體系進一步完善。使熱力學體系進一步完善。黃恕伯 08.6.18 第六節從更寬闊的視野對本章進行總第六節從更寬闊的視野對本章進行總結和拓展。課本首先承接熱力學第二定結和拓展。課本首先承接熱力學第二定律的思想，提出能量在轉換過程中的律的思想，提出能量在轉換過程中的“耗散和品質降低耗散和品質降低”問題，提出問題，提出“節約節約能源能源”的必要性。接著介紹了的必要性。接著介紹了“能源與能源與人類社會發展人類社會發展”、“能源與環境能源與環境”和和“開發新能源開發新能源”，引導學生關注身邊有，引導學生關注身邊有關能源、節能等社會熱點問題關能源、節能等社會熱點問

8、題.黃恕伯 08.6.18四、課時分配：四、課時分配：黃恕伯 08.6.18第第1 1、2 2節節功和內能、熱和內能功和內能、熱和內能1 1課時課時第第3 3節節熱力學第一定律熱力學第一定律 能能量守恒定律量守恒定律1 1課時課時第第4 4節節熱力學第二定律熱力學第二定律1 1課時課時第第5 5節節熱力學第二定律的微熱力學第二定律的微觀解釋觀解釋1 1課時課時第第6 6節節能源和可持續發展能源和可持續發展1 1課時課時黃恕伯 08.6.18五、教材分析與教學建議：五、教材分析與教學建議：黃恕伯 08.6.18第第1 1節節 功和內能功和內能 一、教學目標：一、教學目標： 1 1、知識和技能：、

9、知識和技能： （1 1）了解焦耳的兩個實驗原理。）了解焦耳的兩個實驗原理。 （2 2）知道做功和熱傳遞是改變內能兩種方）知道做功和熱傳遞是改變內能兩種方式。式。 （3 3）知道什么是絕熱過程。）知道什么是絕熱過程。 （4 4）從熱力學的角度認識內能的概念。）從熱力學的角度認識內能的概念。 （5 5）理解做功與內能改變的數量關系。）理解做功與內能改變的數量關系。黃恕伯 08.6.18 2 2、過程與方法、過程與方法 從焦耳的實驗理解功與內能變化的關從焦耳的實驗理解功與內能變化的關系系3 3、情感、態度與價值觀：、情感、態度與價值觀： 通過焦耳實驗的探究，培養學生的科通過焦耳實驗的探究，培養學生的

10、科學探索精神。學探索精神。二、教學重點、難點二、教學重點、難點 ： 內能概念的建立，絕熱過程中的功與內能內能概念的建立，絕熱過程中的功與內能的關系的關系 黃恕伯 08.6.18三、教材分析與教學建議：三、教材分析與教學建議： 本節從演示實驗出發，介紹了焦耳本節從演示實驗出發，介紹了焦耳所做的研究功和內能關系的實驗，根據所做的研究功和內能關系的實驗，根據絕熱過程中做功的數量僅由過程的始末絕熱過程中做功的數量僅由過程的始末兩個狀態決定，不依賴于做功的具體過兩個狀態決定，不依賴于做功的具體過程和方式，采用類比法引入了內能的宏程和方式，采用類比法引入了內能的宏觀概念。根據功是能量轉化的量度，得觀概念。

11、根據功是能量轉化的量度，得出絕熱過程中做功與系統內能變化之間出絕熱過程中做功與系統內能變化之間的關系。的關系。 黃恕伯 08.6.18 對這一節建議做好課本對這一節建議做好課本5050頁的圖頁的圖10.1-110.1-1的演示實驗，從實驗得出結論：的演示實驗，從實驗得出結論：對物體做功溫度升高。同時結合具體對物體做功溫度升高。同時結合具體的生活實例，分析做功和能量的轉化，的生活實例，分析做功和能量的轉化，加深學生對做功過程與內能變化關系加深學生對做功過程與內能變化關系的理解。在分析過程中，可鼓勵學生的理解。在分析過程中，可鼓勵學生自己分析，然后教師進行分析總結，自己分析，然后教師進行分析總結，

12、可加深學生對知識的理解。可加深學生對知識的理解。黃恕伯 08.6.18 通過對焦耳兩大實驗分析，建立熱學中的功通過對焦耳兩大實驗分析，建立熱學中的功能關系。首先要強調實驗條件能關系。首先要強調實驗條件系統絕熱，系統絕熱，其次要認識到兩個實驗中的做功方式不同，卻其次要認識到兩個實驗中的做功方式不同，卻導致了同樣的結果，說明只要外界對系統做功導致了同樣的結果，說明只要外界對系統做功的數值相同，系統上升的溫度數值就相同。即的數值相同，系統上升的溫度數值就相同。即系統的狀態變化相同。系統的狀態變化相同。 啟發學生從力學中重力做功與物理重力勢能啟發學生從力學中重力做功與物理重力勢能之間的聯系，類比建立內

13、能的宏觀概念。此處之間的聯系，類比建立內能的宏觀概念。此處可復習第七章講過的內能的微觀概念。在教學可復習第七章講過的內能的微觀概念。在教學中抓住宏觀和微觀兩條線，將宏觀和微觀結合中抓住宏觀和微觀兩條線，將宏觀和微觀結合起來，同時也可加深學生對系統的內能由它的起來，同時也可加深學生對系統的內能由它的狀態決定的理解。狀態決定的理解。黃恕伯 08.6.18 根據功是能量轉化的量度，得出絕根據功是能量轉化的量度，得出絕熱過程中做功與系統內能變化之間的關熱過程中做功與系統內能變化之間的關系。系。U=WU=W，強調是絕熱過程，結合具，強調是絕熱過程，結合具體實例分析外力做正功和做負功時內能體實例分析外力做

14、正功和做負功時內能的變化情況，引導學生弄清楚各個量符的變化情況，引導學生弄清楚各個量符號的正負選取，為熱力學第一定律的應號的正負選取，為熱力學第一定律的應用打好基礎。用打好基礎。黃恕伯 08.6.18第第2 2節節 熱和內能熱和內能 一、教學目標：一、教學目標： 1 1、知識和技能：、知識和技能： （1 1）知道傳熱是改變系統內能的一種方式。）知道傳熱是改變系統內能的一種方式。 （2 2）知道傳遞的熱量與內能變化的關系）知道傳遞的熱量與內能變化的關系 （3 3）會區分熱量和內能的概念。）會區分熱量和內能的概念。 （4 4）知道做功與傳熱在改變系統內能上是）知道做功與傳熱在改變系統內能上是等效的

15、，知道兩者的區別。等效的，知道兩者的區別。黃恕伯 08.6.18 2、過程與方法：、過程與方法： 通過熱傳遞改變物體內能來理解能量轉移通過熱傳遞改變物體內能來理解能量轉移的過程的過程3、情感、態度與價值觀：、情感、態度與價值觀： 通過對能量轉移的了解感受能量的流動性，通過對能量轉移的了解感受能量的流動性，增強我們學習物理、探索自然的興趣。增強我們學習物理、探索自然的興趣。二、教學重點、難點：二、教學重點、難點： 重點：熱傳遞對內能的改變。重點：熱傳遞對內能的改變。 難點：熱量與內能的區別。難點：熱量與內能的區別。黃恕伯 08.6.18三、教材分析與教學建議：三、教材分析與教學建議： 學生在初中

16、已經對熱傳遞的三種方式進學生在初中已經對熱傳遞的三種方式進行了學習，在日常生活中也有很多熱傳遞改行了學習，在日常生活中也有很多熱傳遞改變物體內能的例子：如燒水做飯、取暖、太變物體內能的例子：如燒水做飯、取暖、太陽能等，因此學習本節相對容易。陽能等，因此學習本節相對容易。 課本中首先分析系統在單純的傳熱過程課本中首先分析系統在單純的傳熱過程中系統內能的變化，中系統內能的變化，U=QU=Q。強調是單純的。強調是單純的傳熱過程，結合具體實例系統吸熱和放熱時傳熱過程，結合具體實例系統吸熱和放熱時內能的變化情況，引導學生弄清楚各個量符內能的變化情況，引導學生弄清楚各個量符號的正負選取，為熱力學第一定律的

17、應用打號的正負選取，為熱力學第一定律的應用打好基礎。好基礎。黃恕伯 08.6.18 教學中要注意引導學生分析熱量、功和教學中要注意引導學生分析熱量、功和內能之間的區別和聯系。明確熱傳遞是內內能之間的區別和聯系。明確熱傳遞是內能的轉移，熱量是內能轉移的量度，做功能的轉移，熱量是內能轉移的量度，做功是其它形式的能量轉化為內能，功的多少是其它形式的能量轉化為內能，功的多少是內能轉化的量度。熱量和功都是過程量，是內能轉化的量度。熱量和功都是過程量，而內能是狀態量，由系統的狀態決定。要而內能是狀態量，由系統的狀態決定。要使內能改變，可以通過做功和熱傳遞兩個使內能改變，可以通過做功和熱傳遞兩個物理過程來完

18、成，做功和熱傳遞對改變物物理過程來完成，做功和熱傳遞對改變物體內能是等價的體內能是等價的。黃恕伯 08.6.18第第3 3節節 熱力學第一定律熱力學第一定律 能量守恒定律能量守恒定律一、教學目標：一、教學目標： 1 1、知識和技能：、知識和技能： （1 1）理解熱力學第一定律。）理解熱力學第一定律。 （2 2）能運用熱力學第一定律解釋自然界能）能運用熱力學第一定律解釋自然界能量的轉化、轉移問題。量的轉化、轉移問題。 （3 3）理解能量守恒定律，知道能量守恒是）理解能量守恒定律，知道能量守恒是自然界普遍遵從的基本規律。自然界普遍遵從的基本規律。 （4 4）通過能量守恒的學習，認識自然規律）通過能

19、量守恒的學習，認識自然規律的多樣性和統一性。的多樣性和統一性。 （5 5）知道第一類永動機是不可能實現的。）知道第一類永動機是不可能實現的。黃恕伯 08.6.18 2、過程與方法：、過程與方法： 應用能量守恒的觀點來分析、解決有關問題。應用能量守恒的觀點來分析、解決有關問題。3、情感、態度與價值觀：、情感、態度與價值觀： 學習歷史上眾多科學家勇于探索自然規律學習歷史上眾多科學家勇于探索自然規律的精神，進一步進行辯證唯物主義教育，增強的精神，進一步進行辯證唯物主義教育，增強學生開發新能源、合理利用能源、發展節能技學生開發新能源、合理利用能源、發展節能技術的觀念。術的觀念。二、教學重點、難點：二、

20、教學重點、難點： 重點：熱力學第一定律和能量守恒定律。重點：熱力學第一定律和能量守恒定律。 難點：運用熱力學第一定律解釋自然界能難點：運用熱力學第一定律解釋自然界能量的轉化、轉移問題。量的轉化、轉移問題。黃恕伯 08.6.18三、教材分析與教學建議：三、教材分析與教學建議： 本節通過復習前兩節的內容，自然本節通過復習前兩節的內容，自然推導出熱力學第一定律。要注意公式中推導出熱力學第一定律。要注意公式中各物理量的意義及正負號的確定。教學各物理量的意義及正負號的確定。教學中可結合實例引導學生自主認識、歸納中可結合實例引導學生自主認識、歸納總結。總結。黃恕伯 08.6.18 熱力學第一定律常與理想氣

21、體狀態方程結熱力學第一定律常與理想氣體狀態方程結合出定性分析的綜合考查題。在解決此類問合出定性分析的綜合考查題。在解決此類問題時要抓住兩個關系：題時要抓住兩個關系： （1 1）做功）做功W W與氣體體積變化的關系：一般與氣體體積變化的關系：一般情況下外界對氣體做功與否，需看氣體的體情況下外界對氣體做功與否，需看氣體的體積是否變化若氣體體積增大，表明氣體積是否變化若氣體體積增大，表明氣體對外界做功，對外界做功，W0W0W0。 （2 2）內能變化與溫度變化的關系：內能增）內能變化與溫度變化的關系：內能增加，溫度升高，加，溫度升高， 內能減少，則溫度降低。內能減少，則溫度降低。黃恕伯 08.6.18

22、 能量守恒定律是能量守恒定律是1919世紀自然科學的三大發現世紀自然科學的三大發現之一，在理解時要結合生活中的實際現象，體之一，在理解時要結合生活中的實際現象，體會能量守恒定律在機械運動、熱運動、電磁運會能量守恒定律在機械運動、熱運動、電磁運動等不同形式運動中的不同表現形式。應用能動等不同形式運動中的不同表現形式。應用能量守恒的觀點來分析物理現象、解決物理問題量守恒的觀點來分析物理現象、解決物理問題是物理教學中很重要的內容，應引起重視。是物理教學中很重要的內容，應引起重視。 在利用能量轉化與守恒定律解題時，要搞清過在利用能量轉化與守恒定律解題時，要搞清過程中有幾種形式的能在轉化或轉移，分析初、

23、程中有幾種形式的能在轉化或轉移，分析初、末狀態的能量末狀態的能量E E初、初、E E末或確定能量的變化量末或確定能量的變化量E E增、增、E E減各為多少，再由減各為多少，再由E E初初=E=E末或末或E E增增= =E E減列式求解減列式求解。黃恕伯 08.6.18第第4 4節節 熱力學第二定律熱力學第二定律 一、教學目標：一、教學目標： 1 1、知識和技能：、知識和技能： （1 1）知道涉及熱現象的宏觀過程是具有方）知道涉及熱現象的宏觀過程是具有方向性的。向性的。 （2 2）知道并理解熱力學第二定律的兩種經）知道并理解熱力學第二定律的兩種經典表述。典表述。 （3 3）能運用熱力學第二定律解

24、釋自然界中）能運用熱力學第二定律解釋自然界中的能量轉化、轉移以及方向性問題。的能量轉化、轉移以及方向性問題。 （4 4）能用熱力學第二定律解釋第二類永動）能用熱力學第二定律解釋第二類永動機不能制造成功的原因。機不能制造成功的原因。黃恕伯 08.6.18 2 2、過程與方法、過程與方法 運用熱力學第二定律解決一些實際問題，運用熱力學第二定律解決一些實際問題，培養將物理知識應用于現實生活的能力。培養將物理知識應用于現實生活的能力。3 3、情感、態度與價值觀：、情感、態度與價值觀： 體會熱力學第二定律對于人類實踐的指導體會熱力學第二定律對于人類實踐的指導意義意義。二、教學重點、難點二、教學重點、難點

25、 ： 重點：熱力學第二定律內容的理解重點：熱力學第二定律內容的理解 難點：熱力學第二定律的開爾文表述。難點：熱力學第二定律的開爾文表述。黃恕伯 08.6.18三、教材分析與教學建議：三、教材分析與教學建議： 本節介紹熱力學第二定律，該定律與本節介紹熱力學第二定律，該定律與熱力學第一定律是構成熱力學知識的理熱力學第一定律是構成熱力學知識的理論基礎，熱力學第一定律對自然過程沒論基礎，熱力學第一定律對自然過程沒有任何限制，只指出在任何熱力學過程有任何限制，只指出在任何熱力學過程中能量會守恒。熱力學第二定律解決哪中能量會守恒。熱力學第二定律解決哪些過程可以發生，教學中要注意講清兩些過程可以發生，教學中

26、要注意講清兩者的關系。者的關系。 黃恕伯 08.6.18 引導學生從熟悉的實例出發，研究與引導學生從熟悉的實例出發，研究與分子熱運動有關的過程的方向性問題，分子熱運動有關的過程的方向性問題，歸納出其中共同的特征：過程的不可逆歸納出其中共同的特征：過程的不可逆性。在熱力學第二定律的表述中，要注性。在熱力學第二定律的表述中，要注意引導學生分析其中關鍵的字眼意引導學生分析其中關鍵的字眼“自發自發地地”、“不產生其他影響不產生其他影響”的涵義。的涵義。 本節課的難點在于如何理解熱力學第二本節課的難點在于如何理解熱力學第二定律的開爾文表述。教學中盡可能多地讓定律的開爾文表述。教學中盡可能多地讓學生分析實

27、例，再借助于一些多媒體素材，學生分析實例，再借助于一些多媒體素材，從正、反兩方面幫助學生形成對熱學現象從正、反兩方面幫助學生形成對熱學現象中的過程認識。中的過程認識。黃恕伯 08.6.18第第5 5節節 熱力學第二定律的微觀解釋熱力學第二定律的微觀解釋 一、教學目標：一、教學目標： 1 1、知識和技能：、知識和技能： （1 1）了解有序和無序，知道兩者是相對的。）了解有序和無序，知道兩者是相對的。 （2 2）知道宏觀態與微觀態，知道宏觀態對）知道宏觀態與微觀態，知道宏觀態對應的微觀態的數目與無序程度的對應關系。應的微觀態的數目與無序程度的對應關系。 （3 3）知道熵的概念，初步了解熵是描述系）

28、知道熵的概念，初步了解熵是描述系統無序程度的物理量。了解熵增加原理，知統無序程度的物理量。了解熵增加原理，知道它是熱力學第二定律的另一種表述。道它是熱力學第二定律的另一種表述。 （4 4）能用熵增加原理解釋生活中的一些現）能用熵增加原理解釋生活中的一些現象。象。黃恕伯 08.6.18 2 2、過程與方法、過程與方法 學習統計的思想和方法學習統計的思想和方法3 3、情感、態度與價值觀：、情感、態度與價值觀： 通過對熱力學第二定律微觀意義的探究，通過對熱力學第二定律微觀意義的探究，提高學生的科學素養。提高學生的科學素養。二、教學重點、難點二、教學重點、難點 ： 熵的概念的建立、熱力學第二定律的微觀

29、熵的概念的建立、熱力學第二定律的微觀意義。意義。 黃恕伯 08.6.18三、教材分析與教學建議：三、教材分析與教學建議： 本節從演示實驗出發，介紹了焦耳本節從演示實驗出發，介紹了焦耳所做的研究功和內能關系的實驗，根據所做的研究功和內能關系的實驗，根據絕熱過程中做功的數量僅由過程的始末絕熱過程中做功的數量僅由過程的始末兩個狀態決定，不依賴于做功的具體過兩個狀態決定，不依賴于做功的具體過程和方式，采用類比法引入了內能的宏程和方式，采用類比法引入了內能的宏觀概念。根據功是能量轉化的量度，得觀概念。根據功是能量轉化的量度，得出絕熱過程中做功與系統內能變化之間出絕熱過程中做功與系統內能變化之間的關系。的

30、關系。 黃恕伯 08.6.18 熱力學第二定律以宏觀事實為基礎為基礎，熱力學第二定律以宏觀事實為基礎為基礎，告訴我們熱學現象和熱學過程應遵循的規律，告訴我們熱學現象和熱學過程應遵循的規律，本節是從微觀的角度說明，為什么涉及熱運本節是從微觀的角度說明，為什么涉及熱運動的宏觀過程會有這樣的方向性。動的宏觀過程會有這樣的方向性。 課本中運用統計的思想和方法介紹熱力學課本中運用統計的思想和方法介紹熱力學的微觀解釋，概念性較強，學生不易理解。的微觀解釋，概念性較強，學生不易理解。黃恕伯 08.6.18 “ “有序有序”、“無序無序”、“宏觀態宏觀態”、“微微觀態觀態”這四個概念可結合生活經驗，比如：排這四個概念可結合生活經驗，比如：排隊、教室坐座位等例子說明這四個概念，將認隊、教室坐座位等例子說明這四個概念，將