2020-2021学年第3节 珍惜大自然精品教案

这是一份2020-2021学年第3节 珍惜大自然精品教案，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程，思考·讨论，典例示范，规律方法，课堂总结等内容，欢迎下载使用。
珍惜大自然 【教学目标】核心素养物理观念科学态度与责任1．知道能量在转化过程中具有方向性，能在实际问题中解决有关的问题。2．了解熵的概念。3．了解煽与地球家园的关系。4．知道珍惜地球家园的重要性。1．能上网查询珍惜大自然的相关材料。2．了解科学技术与社会环境的关系。【教学重难点】1．知道能量在转化过程中具有方向性，能在实际问题中解决有关的问题。2．能上网查询珍惜大自然的相关材料，了解科学技术与社会环境的关系。【教学过程】一、导入新课能量守恒定律指出，能量不能被创造或消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式。那么，这种能量之间的转移或转化是否可以循环往复呢？本节我们学习能量转化的方向性。二、新知学习（一）自然过程的方向性1．自然界宏观过程具有方向性，是不可能自动地逆向进行。要使它们逆向进行就必须由外界对它们施加作用。2．开尔文及克劳修斯总结出重要的自然规律：自然发生的与热现象有关的一切宏观过程都是有方向性的不可逆过程。（二）熵与地球家园1．熵是描述处于不同状态的物体，分子运动的无序程度不一样的物理量。熵越高，意味系统越无序；熵越低，就意味着系统越有序。2．熵就是某一系统中存在的一定单位的无效能量的总和。熵的增加就意味着无效能量的增加，有效能量的减少。因此，我们应节省有效的能量。无论是不可再生能源还是可再生能源，我们都应珍惜。3．地球是我们共同的家园。珍惜地球家园的蓝天白云、绿地森林、碧水清波，珍惜地球家园的每一个存在！爱护地球家园，从我做起！从诸如随手关灯、节约用水、垃圾分类等小事做起。行动起来吧，爱护我们的地球，让我们的家园变得更美丽。【注意】一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。此规律称为熵增加原理。三、核心探究核心要点：自然过程的方向性与熵[要点归纳]1．引入熵后，关于自然过程的方向性就可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。2．熵和系统内能一样都是一个状态函数，仅由系统的状态决定。从分子运动论的观点来看，熵是分子热运动无序（混乱）程度的定量量度。[试题案例][例1]已知一个系统的两个宏观态甲、乙，及对应微观态的个数分别为较少、较多，则下列关于对两个宏观态的描述及过程自发的可能方向的说法中正确的是（    ）A．甲比较有序，乙比较无序，甲→乙B．甲比较无序，乙比较有序，甲→乙C．甲比较有序，乙比较无序，乙→甲D．甲比较无序，乙比较有序，乙→甲【解析】一个宏观态对应微观态的多少标志了宏观态的无序程度，从中还可以推知系统自发的方向，微观态数目越多，表示越无序，一切自然过程总沿着无序性增大的方向进行，A正确，B、C、D错误。【答案】A[针对训练1]如图所示，质量、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？【解析】根据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学第二定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变化时，总是向着无序程度增大的方向发展，至少无序程度不会减少。这也就是说，任何一个系统自发变化时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会减少。质量相同、温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小。【答案】气态熵最大，液态次之，固态熵最小，原因见解析四、关键能力与素养形成（一）自然过程的方向性1．方向性的认识（1）机械能与内能转化的方向性。机械能可以全部转化为内能，但内能不可能自动地、并不引起任何变化地全部转化为机械能。机械能转化为内能不需要专门的装置，而内能要转化为机械能必须通过热机才能实现。（2）热传递的方向性。①在热传递过程中，热量可以自发地从高温物体向低温物体转移，但不能自发地从低温物体向高温物体转移。自然界中能量的转化和转移具有方向性。②热量可以自动地从高温物体传递给低温物体，但不能自动地从低温物体传递给高温物体；热量要从低温物体传到高温物体，必须要通过做功的方式来进行，如电冰箱、空调制冷等。散失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。2．对于“自发”的认识（1）“自发”是指不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响，也就是指没有任何外界的影响或帮助。热量会从高温物体传向低温物体，这就是“自发”的方向。（2）机械能可以全部转化为内能，这个过程是“自发”的方向，但相反的过程不可能自发地进行而不引起任何变化。【思考·讨论】举例说明自然界中能量的转化和转移具有怎样的方向性。提示：热量可以自动地由高温物体传递给低温物体，但不能自动地由低温物体传递给高温物体，热量要从低温物体传到高温物体，必须要通过做功进行，如冰箱，空调制冷等。散失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。【典例示范】下列过程中，可能发生的是（    ）A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体互溶，然后又自发地各自分开【解析】选C。某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有引起其他变化，这是不可能的，则A错误；能量传递具有方向性，则B、D错误；可以利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高，如空调，则C正确。【规律方法】利用能量转化与转移解题的思路方法（1）能量既可通过做功的方式实现不同形式能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移。（2）自发进行的能量转移和转化都具有方向性。（3）热机的效率总小于100%。（4）能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变，即遵循能量守恒定律。（二）熵与地球家园1．熵的含义：（1）熵是反映系统无序程度的物理量，系统越混乱，无序程度越大，这个系统的熵就越大。（2）在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，如果过程可逆，则熵不变；如果过程不可逆，则熵增加。2．对熵增加的理解：熵值越大代表着越无序，所以自发的宏观过程总是向无序程度更大的方向发展。【思考·讨论】交通与工业废气及噪声对环境的污染；工业和生活垃圾、废水对环境的污染；交通拥挤和堵塞造成的道路混乱。以上现象中的熵是怎么变化的？ 提示：熵增加。系统越混乱，无序程度越大，这个系统的熵就越大。【典例示范】（多选）对于孤立系统中发生的实际过程，下列说法中正确的是（    ）A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展【解析】选A、C。根据熵增加原理，一个孤立系统发生的实际过程，总熵只能增大，A正确，B错误；再根据熵的物理意义，它量度系统的无序程度，熵越大，无序程度越大，故C正确，D错误。【规律方法】有关熵增加的解题技巧（1）一切涉及热现象的宏观过程是不可逆的，具有方向性。（2）熵增加原理是对自然过程的一种限制。（3）对于任何自然过程，总能量必定守恒，总熵必定增加。【课堂总结】