2024-2025学年高中物理 第10章 热力学定律 2 热和内能教案3 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3新人教版选修3-3主备人备课成员教学内容1.教材章节：新人教版选修3-3第10章热力学定律2热和内能

2.内容列举：

（1）理解内能的概念及其与热量的关系；

（2）掌握热力学第一定律：能量守恒定律，了解做功和热传递对内能的影响；

（3）探究等压变化过程中温度与体积的关系，理解等容变化和等压变化的特点；

（4）掌握理想气体状态方程：PV/T=C，并能应用于实际问题的分析；

（5）了解热力学第二定律，理解熵的概念及其在自然界中的作用。核心素养目标1.科学探究：通过实验和问题分析，培养学生的观察、思考、设计实验和分析实验结果的能力，使其能运用物理学方法研究实际问题。

2.逻辑推理：使学生能运用热力学定律分析和解决物理问题，培养其从已知信息推断未知信息的能力。

3.信息处理：培养学生收集、处理信息的能力，学会运用物理概念、原理、方法和技术，对与热和内能相关的信息进行分析和处理。

4.知识应用：通过解决实际问题，使学生能将热力学知识应用于生活和社会，提高其应用知识解决实际问题的能力。

5.物理观念：使学生建立正确的物理观念，理解内能、熵等物理概念，并认识其在科学技术和社会发展中的作用。教学难点与重点1.教学重点

-内能的概念及其与热量的关系：理解内能是系统分子运动的动能和势能之和，以及内能的改变与热量的交换关系。

-热力学第一定律：能量守恒定律，掌握做功和热传递对内能的影响，并能运用该定律分析问题。

-理想气体状态方程：PV/T=C，理解并应用该方程描述理想气体的状态变化。

-热力学第二定律：理解熵的概念及其在自然界中的作用，探讨热力学过程的方向性。

2.教学难点

-理想气体状态方程的推导和应用：学生难以理解理想气体状态方程的导出过程，以及如何将其应用于复杂情境中。

-热力学第二定律的微观解释：学生可能难以理解熵增概念与宏观热现象的统计解释之间的关系。

-等压变化和等容变化的区分：学生容易混淆等压变化和等容变化的特点，难以准确把握体积和温度变化的关系。

-热力学定律在实际问题中的应用：将热力学抽象概念应用于具体问题，学生可能缺乏思路和方法。

教学策略：针对以上难点，可以通过图解、动画、实验和实际案例等多种教学手段，帮助学生直观理解理想气体状态方程的推导过程，以及熵增的微观意义。通过对比分析等压变化和等容变化的图示和实验结果，加深学生对两种变化过程的理解。同时，鼓励学生参与讨论，运用热力学定律分析生活中的热现象，提高其知识应用能力。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备2.辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如理想气体状态方程的图解、熵增的微观解释动画等。

3.实验器材：如果涉及实验，确保实验器材的完整性和安全性，如温度计、气压计、气体容器等。

4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如分组讨论区、实验操作台等，以便于学生进行合作学习和实验操作。

5.网络资源：确保教学过程中可以访问互联网，以便于查找和使用与教学相关的在线资源。教学过程1.导入新课（5分钟）

-同学们，我们今天要学习的是热力学定律中的热和内能。热和内能是物理学中的重要概念，它们在生活中有哪些应用呢？我们可以通过一些实例来引入这个话题。

2.讲解内能的概念及其与热量的关系（10分钟）

-首先，我们来讲解内能的概念。内能是指物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。内能与热量有什么关系呢？当物体吸收热量时，它的内能会增加；当物体放出热量时，它的内能会减少。

3.热力学第一定律：能量守恒定律（10分钟）

-接下来，我们学习热力学第一定律，即能量守恒定律。这个定律告诉我们，一个系统的内能变化等于外界对系统做的功和系统吸收的热量的和。我们可以通过一些实例来帮助大家理解这个定律。

4.探究等压变化过程中温度与体积的关系（10分钟）

-现在，我们来探究等压变化过程中温度与体积的关系。我们可以通过实验或者图解来展示这个关系。等压变化的特点是压强保持不变，我们可以观察在不同温度下，气体的体积是如何变化的。

5.讲解理想气体状态方程：PV/T=C（10分钟）

-理想气体状态方程是PV/T=C，它描述了理想气体的状态变化。这个方程有什么含义呢？它告诉我们，在等压条件下，气体的体积和温度成正比。我们可以通过一些实例来帮助大家理解这个方程。

6.热力学第二定律：熵的概念及其在自然界中的作用（10分钟）

-最后，我们来学习热力学第二定律，即熵的概念及其在自然界中的作用。熵是衡量系统无序程度的物理量，它与热现象的宏观过程有关。我们可以通过一些实例来帮助大家理解这个定律。

7.课堂小结（5分钟）

-通过今天的学习，我们了解了内能的概念及其与热量的关系，热力学第一定律，等压变化过程中温度与体积的关系，理想气体状态方程，以及热力学第二定律。这些知识在科学研究和生活中都有广泛的应用。希望大家能够好好消化今天的内容，并在课后进行适当的练习。

8.布置作业（5分钟）

-请大家完成课后习题，巩固今天所学的知识。同时，也可以选择一些与热和内能相关的实际问题进行思考和分析，提高自己的知识应用能力。学生学习效果1.理解并掌握内能的概念及其与热量的关系，能够运用内能的概念解释生活中的热现象。

2.掌握热力学第一定律，即能量守恒定律，能够分析系统中内能的变化，并能够将该定律应用于实际问题中。

3.探究等压变化过程中温度与体积的关系，理解等容变化和等压变化的特点，并能够运用理想气体状态方程分析气体状态的变化。

4.理解并掌握热力学第二定律，即熵的概念及其在自然界中的作用，能够分析热现象的宏观过程的方向性。

5.能够运用理想气体状态方程PV/T=C分析实际问题，如空气调节、气体储存等。

6.通过实验和实际案例的分析，培养学生的观察、思考、设计和分析实验结果的能力，提高其科学探究能力。

7.通过小组讨论和问题解答，培养学生的合作能力和沟通技巧，提高其逻辑思维和解决问题的能力。

8.培养学生收集、处理信息的能力，学会运用物理概念、原理、方法和技术，对与热和内能相关的信息进行分析和处理。

9.培养学生应用知识解决实际问题的能力，通过分析生活中的热现象和实际问题，提高其知识应用能力。

10.建立正确的物理观念，理解内能、熵等物理概念，并认识其在科学技术和社会发展中的作用。课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《热力学基础》、《热力学导论》等经典热力学教材，以加深对热力学定律的理解。

-视频资源：科普视频如“热力学定律在现代科技中的应用”、“理想气体状态方程的实验验证”等，以直观展示热力学的实际应用。

-实际案例分析：收集与热和内能相关的实际问题，如空调原理、燃气锅炉工作原理等，分析其热力学原理。

2.拓展要求：

-学生应在课后自主进行拓展学习，鼓励学生提出疑问，通过讨论、提问等方式解决。

-教师可提供必要的指导和帮助，如解答疑问、推荐阅读材料、指导实际案例分析等。

-学生应在拓展学习后，撰写一篇读后感或学习心得，总结自己在拓展学习中的收获和对本节课知识的理解。

-学生应将拓展学习的内容与本节课的知识点相结合，通过举例或小论文的形式，展示自己的理解和应用能力。

-鼓励学生参与学术讨论或研究项目，如加入学校的科学俱乐部或参与相关课题的研究，将热力学知识应用于实际问题的解决中。课堂小结，当堂检测1.课堂小结

-本节课我们学习了热力学定律中的热和内能相关内容，包括内能的概念及其与热量的关系，热力学第一定律，等压变化过程中温度与体积的关系，理想气体状态方程，以及热力学第二定律。

-同学们应该已经理解了内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，内能与热量有关，吸收热量会增加内能，放出热量会减少内能。

-热力学第一定律告诉我们，一个系统的内能变化等于外界对系统做的功和系统吸收的热量的和。这意味着能量不能被创造或者消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

-在等压变化过程中，温度与体积是成正比的，这是由理想气体状态方程PV/T=C所描述的。这个方程告诉我们，在等压条件下，气体的体积和温度是相互关联的。

-热力学第二定律讲述了熵的概念及其在自然界中的作用。熵是衡量系统无序程度的物理量，它与热现象的宏观过程有关。热力学第二定律指出，自然过程总是朝着熵增的方向进行。

-希望通过本节课的学习，同学们能够掌握这些热力学定律，并在今后的学习和生活中能够运用这些知识来解释和解决实际问题。

2.当堂检测

-请同学们完成以下