2024-2025学年高中物理 第10章 热力学定律 2 热和内能教案4 新人教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第10章热力学定律2热和内能教案4新人教版选修3-3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）2024-2025学年高中物理第10章热力学定律2热和内能教案4新人教版选修3-3课程基本信息1.课程名称：高中物理——热力学定律

2.教学年级和班级：高中二年级1班

3.授课时间：2024年10月15日

4.教学时数：45分钟

二、教学内容及目标

1.教学内容：

（1）热力学定律的基本概念和表述；

（2）热和内能的关系；

（3）热力学第一定律的应用。

2.教学目标：

（1）让学生理解热力学定律的基本概念和表述；

（2）让学生掌握热和内能的关系；

（3）培养学生运用热力学第一定律解决实际问题的能力。

三、教学步骤

1.导入新课：通过回顾上节课的内容，引导学生思考热力学定律的应用；

2.讲解新课：详细讲解热力学定律的基本概念、表述以及热和内能的关系；

3.课堂互动：学生分组讨论，举例说明热力学定律的应用；

4.练习巩固：布置课后习题，让学生巩固所学知识；

5.总结拓展：引导学生思考热力学定律在实际生活中的应用。

四、教学资源

1.教材：新人教版选修3-3《高中物理》；

2.多媒体课件；

3.课后习题。

五、教学评价

1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况；

2.课后习题：检查学生对课堂所学知识的掌握程度。

六、教学注意事项

1.注重引导学生主动思考，提高课堂参与度；

2.注重理论与实际相结合，让学生感受物理学的魅力；

3.关注学生的学习进度，及时解答学生疑问。核心素养目标本节课旨在培养学生的物理核心素养，主要包括以下方面：

1.科学探究：通过课堂讨论和课后习题，培养学生运用科学方法分析和解决问题的能力，使其能够独立思考、提出假设、设计实验、收集证据、解释现象、评估结果，进而提高科学探究能力。

2.科学思维：通过讲解热力学定律的基本概念和表述，让学生理解并掌握科学思维方法，学会运用逻辑推理、归纳总结、模型建构等思维方式，提高科学思维能力。

3.科学态度与价值观：通过热力学定律在实际生活中的应用，使学生认识到物理学对社会发展的重要作用，增强学生对物理学的热爱和责任感，培养其积极进取、勇于创新的精神风貌。

4.科学交流：在课堂互动环节，鼓励学生积极参与讨论，学会倾听他人意见，表达自己的观点，提高科学交流能力。学情分析本节课的教学对象是高中二年级的学生，他们已经掌握了基本的物理知识，具备一定的逻辑思维和科学探究能力。在学习本章内容之前，学生已经学习了力学、电磁学等基本物理概念，对科学探究方法和科学思维方式有一定的了解。

在知识层面，学生对温度、热量、内能等基本概念有一定的认识，但热力学定律的学习对他们来说是一个新的挑战。学生需要将这些基本概念与热力学定律相结合，形成系统性的知识体系。

在能力层面，大部分学生具备一定的物理实验操作能力和数据分析能力，但部分学生在面对复杂问题时，缺乏解决实际问题的能力。因此，在教学过程中，教师需要关注这部分学生的学习需求，引导他们运用所学知识解决实际问题。

在素质方面，学生普遍具有较好的学习态度，但部分学生存在一定的恐难情绪，对物理学习缺乏信心。此外，部分学生在课堂互动中表现较为内向，不愿意主动表达自己的观点。针对这些情况，教师需要在教学中关注学生的情感需求，营造轻松愉快的学习氛围，激发学生的学习兴趣。

在行为习惯方面，学生普遍具备较好的学习习惯，但部分学生在课前预习、课后复习方面存在疏漏。这对他们的学习成绩产生了一定的影响。因此，教师需要加强对学生的学习指导，提醒他们养成良好的学习习惯。

针对以上学情分析，本节课的教学重点在于帮助学生建立热力学定律的知识体系，提高他们运用所学知识解决实际问题的能力。在教学过程中，教师需要关注学生的知识基础、能力水平、情感需求和行为习惯，采取针对性的教学策略，确保教学效果的达成。教学方法与手段1.教学方法：

（1）讲授法：在课堂上，教师通过清晰、生动的讲解，系统地传授热力学定律的基本概念、表述和应用，帮助学生建立知识体系。

（2）讨论法：组织学生分组讨论，鼓励他们提出问题、分享观点，培养学生的思考能力和团队协作精神。

（3）案例分析法：通过分析具体的案例，让学生运用热力学定律解决实际问题，提高学生的应用能力。

2.教学手段：

（1）多媒体设备：利用多媒体课件，以图文并茂的形式展示热力学定律的原理和应用，增强学生的直观感受。

（2）教学软件：运用教学软件进行模拟实验，让学生直观地观察和理解热力学定律的实验现象，提高实验操作能力。

（3）网络资源：引导学生利用网络资源进行课后拓展学习，丰富学生的知识储备，提升自主学习能力。

（4）互动平台：利用互动平台进行线上交流和讨论，使学生能够及时提问、解答疑惑，提高课堂参与度。

（5）习题训练：布置课后习题，结合线上习题库进行训练，及时反馈学生的学习情况，巩固所学知识。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“热力学定律”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解“热力学定律”知识点。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解“热力学定律”课题，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出“热力学定律”，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解“热力学定律”的基本概念、表述和应用，结合实例帮助学生理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握“热力学定律”的应用。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验“热力学定律”的应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解“热力学定律”知识点。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握“热力学定律”的应用。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解“热力学定律”知识点，掌握其在实际中的应用。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据“热力学定律”课题，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与“热力学定律”课题相关的拓展资源（如书籍、网站、视频等），供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的“热力学定律”知识点和应用技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。拓展与延伸1.提供了与本节课内容相关的拓展阅读材料，如《热力学第二定律》、《熵增原理》等，让学生进一步深入理解热力学定律的内涵和外延。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究，例如通过查阅资料了解热力学定律在实际工程中的应用，或者通过实验探究热力学定律的验证。

3.提供了几个与热力学定律相关的思考题，如“根据热力学定律，解释为什么热量不能自发地从低温物体传递到高温物体”、“讨论熵增原理在信息论中的应用”等，让学生在课后进行深入思考和探究。

4.鼓励学生参与物理学术竞赛或研究项目，如全国物理竞赛、大学生科研项目等，通过实践活动提高学生的物理学科素养和研究能力。

5.提供了几个与热力学定律相关的科普文章，如《热力学定律与气候变化》、《熵增原理与信息论》等，让学生了解热力学定律在当代社会的重要性，提高学生对物理学的兴趣和认识。

6.鼓励学生参与物理学习社区或兴趣小组，与其他同学分享学习心得和经验，共同讨论和解决问题，提高学生的团队合作和沟通能力。

7.提供了与热力学定律相关的讲座信息，如大学教授的热力学公开课、科普讲座等，让学生有机会在课后进行更深入的学习和了解。板书设计1.目的明确，紧扣教学内容：板书设计应围绕“热力学定律”这一主题，突出热力学定律的基本概念、表述和应用，帮助学生建立系统的知识体系。

2.结构清晰，条理分明：板书应分为几个部分，如“热力学定律的基本概念”、“热力学定律的表述”、“热力学定律的应用”等，使学生能够清晰地了解各个部分的内容。

3.简洁明了，突出重点：板书应简洁明了，避免冗余的文字，突出热力学定律的核心概念和关键点，帮助学生抓住重点。

4.准确精炼，概括性强：板书应准确精炼，概括性强，能够准确地反映热力学定律的内容，帮助学生理解和掌握知识点。

5.艺术性和趣味性：板书设计应具有一定的艺术性和趣味性，如使用图形、颜色等元素，使板书更加生动有趣，激发学生的学习兴趣和主动性。

6.示例：

```

热力学定律

一、基本概念

-内能

-热量

-温度

二、热力学定律的表述

-热力学第一定律：能量守恒定律

-热力学第二定律：熵增原理

三、热力学定律的应用

-热机

-热泵

-热交换器

```课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.回顾本节课所学内容，强调热力学定律的基本概念、表述和应用。

2.总结本节课的学习重点和难点，帮助学生巩固记忆。

3.强调热力学定律在实际生活中的应用，提高学生对物理学的认识和兴趣。

4.鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

当堂检测：

1.选择题：

（1）热力学第一定律表述的是（）。

A.能量守恒定律

B.热力学第二定律

C.热力学第三定律

D.热力学第四定律

（2）下列哪种现象违背了热力学第二定律？（）

A.冰融化成水

B.热水变冷

C.热机工作

D.热水泵

2.填空题：

（1）热力学第一定律指出，一个系统的内能变化等于其（）的变化。

（2）热力学第二定律指出，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，这是由于（）的存在。

3.简答题：

（1）请简要解释热力学定律的基本概念和表述。

（2）请举例说明热力学定律在实际生活中的应用。

4.计算题：

（1）一个热机工作，其效率为50%，输入功率为200W。请计算该热机的热功率和输出功率。

（2）一个热交换器，其热交换效率为80%，热交换温度差为100K。请计算该热交换器的热交换功率和热损失功率。重点题型整理1.简答题

（1）请解释热力学定律的基本概念和表述。

答案：热力学定律包括热力学第一定律和热力学第二定律。热力学第一定律指出，一个系统的内能变化等于其热量变化，即能量守恒定律。热力学第二定律指出，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，这是由于熵的存在。

（2）请举例说明热力学定律在实际生活中的应用。

答案：热力学定律在实际生活中的应用非常广泛。例如，热机是一种利用热力学定律将热能转化为机械能的装置，如汽车发动机、蒸汽轮机等。热泵是一种利用热力学定律将热量从低温物体传递到高温物体的装置，如空调、热水器等。热交换器是一种利用热力学定律进行热交换的装置，如冰箱、暖气等。

2.计算题

（1）一个热机工作，其效率为50%，输入功率为200W。请计算该热机的热功率和输出功率。

答案：热功率P_th=输入功率P_in/效率η=200W/0.5=400W

输出功率P_out=输入功率P_in-热功率P_th=200W-400W=-200W

（2）一个热交换器，其热交换效率为80%，热交换温度差为100K。请计算该热交换器的热交换功率和热损失功率。

答案：热交换功率Q_exch=热交换效率η_exch*热功率P_th=0.8*热功率P_th

热损失功率Q_loss=热功率P_th-热交换功率Q_exch=热功率P_th*(1-η_exch)

3.分析题

（1）请分析热力学定律与熵的关系。

答案：热力学定律与熵密切相关。热力学第一定律指出，一个系统的内能变化等于其热量变化，即能量守恒定律。热力学第二定律指出，热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，这是由于熵的存在。熵是衡量系统无序度的物理量，热力学第二定律表明，系统的熵总是增加或保持不变，即熵增原理。因此，热力学定律与熵的关系表现为熵的变化反映了系统内能和热量的变化。

4.实验题

（1）请设计一个实验来验证热力学定律。

答案：可以设计一个简单的实验来验证热力学定律。实