2024-2025學(xué)年高中物理 第10章 熱力學(xué)定律 2 熱和內(nèi)能教案4 新人教版選修3-3

2024-2025學(xué)年高中物理第10章熱力學(xué)定律2熱和內(nèi)能教案4新人教版選修3-3科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中物理第10章熱力學(xué)定律2熱和內(nèi)能教案4新人教版選修3-3課程基本信息1.課程名稱：高中物理——熱力學(xué)定律

2.教學(xué)年級和班級：高中二年級1班

3.授課時(shí)間：2024年10月15日

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

二、教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)

1.教學(xué)內(nèi)容：

（1）熱力學(xué)定律的基本概念和表述；

（2）熱和內(nèi)能的關(guān)系；

（3）熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。

2.教學(xué)目標(biāo)：

（1）讓學(xué)生理解熱力學(xué)定律的基本概念和表述；

（2）讓學(xué)生掌握熱和內(nèi)能的關(guān)系；

（3）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)第一定律解決實(shí)際問題的能力。

三、教學(xué)步驟

1.導(dǎo)入新課：通過回顧上節(jié)課的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考熱力學(xué)定律的應(yīng)用；

2.講解新課：詳細(xì)講解熱力學(xué)定律的基本概念、表述以及熱和內(nèi)能的關(guān)系；

3.課堂互動(dòng)：學(xué)生分組討論，舉例說明熱力學(xué)定律的應(yīng)用；

4.練習(xí)鞏固：布置課后習(xí)題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)；

5.總結(jié)拓展：引導(dǎo)學(xué)生思考熱力學(xué)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

四、教學(xué)資源

1.教材：新人教版選修3-3《高中物理》；

2.多媒體課件；

3.課后習(xí)題。

五、教學(xué)評價(jià)

1.課堂表現(xiàn)：觀察學(xué)生在課堂上的參與程度、提問回答等情況；

2.課后習(xí)題：檢查學(xué)生對課堂所學(xué)知識(shí)的掌握程度。

六、教學(xué)注意事項(xiàng)

1.注重引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，提高課堂參與度；

2.注重理論與實(shí)際相結(jié)合，讓學(xué)生感受物理學(xué)的魅力；

3.關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時(shí)解答學(xué)生疑問。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，主要包括以下方面：

1.科學(xué)探究：通過課堂討論和課后習(xí)題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法分析和解決問題的能力，使其能夠獨(dú)立思考、提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋現(xiàn)象、評估結(jié)果，進(jìn)而提高科學(xué)探究能力。

2.科學(xué)思維：通過講解熱力學(xué)定律的基本概念和表述，讓學(xué)生理解并掌握科學(xué)思維方法，學(xué)會(huì)運(yùn)用邏輯推理、歸納總結(jié)、模型建構(gòu)等思維方式，提高科學(xué)思維能力。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過熱力學(xué)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)對社會(huì)發(fā)展的重要作用，增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)的熱愛和責(zé)任感，培養(yǎng)其積極進(jìn)取、勇于創(chuàng)新的精神風(fēng)貌。

4.科學(xué)交流：在課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，學(xué)會(huì)傾聽他人意見，表達(dá)自己的觀點(diǎn)，提高科學(xué)交流能力。學(xué)情分析本節(jié)課的教學(xué)對象是高中二年級的學(xué)生，他們已經(jīng)掌握了基本的物理知識(shí)，具備一定的邏輯思維和科學(xué)探究能力。在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了力學(xué)、電磁學(xué)等基本物理概念，對科學(xué)探究方法和科學(xué)思維方式有一定的了解。

在知識(shí)層面，學(xué)生對溫度、熱量、內(nèi)能等基本概念有一定的認(rèn)識(shí)，但熱力學(xué)定律的學(xué)習(xí)對他們來說是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。學(xué)生需要將這些基本概念與熱力學(xué)定律相結(jié)合，形成系統(tǒng)性的知識(shí)體系。

在能力層面，大部分學(xué)生具備一定的物理實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力，但部分學(xué)生在面對復(fù)雜問題時(shí)，缺乏解決實(shí)際問題的能力。因此，在教學(xué)過程中，教師需要關(guān)注這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，引導(dǎo)他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

在素質(zhì)方面，學(xué)生普遍具有較好的學(xué)習(xí)態(tài)度，但部分學(xué)生存在一定的恐難情緒，對物理學(xué)習(xí)缺乏信心。此外，部分學(xué)生在課堂互動(dòng)中表現(xiàn)較為內(nèi)向，不愿意主動(dòng)表達(dá)自己的觀點(diǎn)。針對這些情況，教師需要在教學(xué)中關(guān)注學(xué)生的情感需求，營造輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在行為習(xí)慣方面，學(xué)生普遍具備較好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，但部分學(xué)生在課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)方面存在疏漏。這對他們的學(xué)習(xí)成績產(chǎn)生了一定的影響。因此，教師需要加強(qiáng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，提醒他們養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

針對以上學(xué)情分析，本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)在于幫助學(xué)生建立熱力學(xué)定律的知識(shí)體系，提高他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。在教學(xué)過程中，教師需要關(guān)注學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)、能力水平、情感需求和行為習(xí)慣，采取針對性的教學(xué)策略，確保教學(xué)效果的達(dá)成。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

（1）講授法：在課堂上，教師通過清晰、生動(dòng)的講解，系統(tǒng)地傳授熱力學(xué)定律的基本概念、表述和應(yīng)用，幫助學(xué)生建立知識(shí)體系。

（2）討論法：組織學(xué)生分組討論，鼓勵(lì)他們提出問題、分享觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（3）案例分析法：通過分析具體的案例，讓學(xué)生運(yùn)用熱力學(xué)定律解決實(shí)際問題，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

2.教學(xué)手段：

（1）多媒體設(shè)備：利用多媒體課件，以圖文并茂的形式展示熱力學(xué)定律的原理和應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受。

（2）教學(xué)軟件：運(yùn)用教學(xué)軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地觀察和理解熱力學(xué)定律的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高實(shí)驗(yàn)操作能力。

（3）網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行課后拓展學(xué)習(xí)，豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，提升自主學(xué)習(xí)能力。

（4）互動(dòng)平臺(tái)：利用互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行線上交流和討論，使學(xué)生能夠及時(shí)提問、解答疑惑，提高課堂參與度。

（5）習(xí)題訓(xùn)練：布置課后習(xí)題，結(jié)合線上習(xí)題庫進(jìn)行訓(xùn)練，及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，鞏固所學(xué)知識(shí)。教學(xué)實(shí)施過程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺(tái)或班級微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。

-設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題：圍繞“熱力學(xué)定律”課題，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

-監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解“熱力學(xué)定律”知識(shí)點(diǎn)。

-思考預(yù)習(xí)問題：針對預(yù)習(xí)問題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解“熱力學(xué)定律”課題，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

-導(dǎo)入新課：通過故事、案例或視頻等方式，引出“熱力學(xué)定律”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

-講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解“熱力學(xué)定律”的基本概念、表述和應(yīng)用，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

-組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握“熱力學(xué)定律”的應(yīng)用。

-解答疑問：針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-聽講并思考：認(rèn)真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論、角色扮演、實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，體驗(yàn)“熱力學(xué)定律”的應(yīng)用。

-提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解“熱力學(xué)定律”知識(shí)點(diǎn)。

-實(shí)踐活動(dòng)法：設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握“熱力學(xué)定律”的應(yīng)用。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解“熱力學(xué)定律”知識(shí)點(diǎn)，掌握其在實(shí)際中的應(yīng)用。

-通過實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

-布置作業(yè)：根據(jù)“熱力學(xué)定律”課題，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-提供拓展資源：提供與“熱力學(xué)定律”課題相關(guān)的拓展資源（如書籍、網(wǎng)站、視頻等），供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

-反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

-完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

-拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

-反思總結(jié)：對自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)過程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的“熱力學(xué)定律”知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用技能。

-通過拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。拓展與延伸1.提供了與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料，如《熱力學(xué)第二定律》、《熵增原理》等，讓學(xué)生進(jìn)一步深入理解熱力學(xué)定律的內(nèi)涵和外延。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究，例如通過查閱資料了解熱力學(xué)定律在實(shí)際工程中的應(yīng)用，或者通過實(shí)驗(yàn)探究熱力學(xué)定律的驗(yàn)證。

3.提供了幾個(gè)與熱力學(xué)定律相關(guān)的思考題，如“根據(jù)熱力學(xué)定律，解釋為什么熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體”、“討論熵增原理在信息論中的應(yīng)用”等，讓學(xué)生在課后進(jìn)行深入思考和探究。

4.鼓勵(lì)學(xué)生參與物理學(xué)術(shù)競賽或研究項(xiàng)目，如全國物理競賽、大學(xué)生科研項(xiàng)目等，通過實(shí)踐活動(dòng)提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng)和研究能力。

5.提供了幾個(gè)與熱力學(xué)定律相關(guān)的科普文章，如《熱力學(xué)定律與氣候變化》、《熵增原理與信息論》等，讓學(xué)生了解熱力學(xué)定律在當(dāng)代社會(huì)的重要性，提高學(xué)生對物理學(xué)的興趣和認(rèn)識(shí)。

6.鼓勵(lì)學(xué)生參與物理學(xué)習(xí)社區(qū)或興趣小組，與其他同學(xué)分享學(xué)習(xí)心得和經(jīng)驗(yàn)，共同討論和解決問題，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。

7.提供了與熱力學(xué)定律相關(guān)的講座信息，如大學(xué)教授的熱力學(xué)公開課、科普講座等，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在課后進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)和了解。板書設(shè)計(jì)1.目的明確，緊扣教學(xué)內(nèi)容：板書設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞“熱力學(xué)定律”這一主題，突出熱力學(xué)定律的基本概念、表述和應(yīng)用，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)體系。

2.結(jié)構(gòu)清晰，條理分明：板書應(yīng)分為幾個(gè)部分，如“熱力學(xué)定律的基本概念”、“熱力學(xué)定律的表述”、“熱力學(xué)定律的應(yīng)用”等，使學(xué)生能夠清晰地了解各個(gè)部分的內(nèi)容。

3.簡潔明了，突出重點(diǎn)：板書應(yīng)簡潔明了，避免冗余的文字，突出熱力學(xué)定律的核心概念和關(guān)鍵點(diǎn)，幫助學(xué)生抓住重點(diǎn)。

4.準(zhǔn)確精煉，概括性強(qiáng)：板書應(yīng)準(zhǔn)確精煉，概括性強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確地反映熱力學(xué)定律的內(nèi)容，幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)點(diǎn)。

5.藝術(shù)性和趣味性：板書設(shè)計(jì)應(yīng)具有一定的藝術(shù)性和趣味性，如使用圖形、顏色等元素，使板書更加生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

6.示例：

```

熱力學(xué)定律

一、基本概念

-內(nèi)能

-熱量

-溫度

二、熱力學(xué)定律的表述

-熱力學(xué)第一定律：能量守恒定律

-熱力學(xué)第二定律：熵增原理

三、熱力學(xué)定律的應(yīng)用

-熱機(jī)

-熱泵

-熱交換器

```課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

1.回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)定律的基本概念、表述和應(yīng)用。

2.總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生鞏固記憶。

3.強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生對物理學(xué)的認(rèn)識(shí)和興趣。

4.鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論和實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

當(dāng)堂檢測：

1.選擇題：

（1）熱力學(xué)第一定律表述的是（）。

A.能量守恒定律

B.熱力學(xué)第二定律

C.熱力學(xué)第三定律

D.熱力學(xué)第四定律

（2）下列哪種現(xiàn)象違背了熱力學(xué)第二定律？（）

A.冰融化成水

B.熱水變冷

C.熱機(jī)工作

D.熱水泵

2.填空題：

（1）熱力學(xué)第一定律指出，一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于其（）的變化。

（2）熱力學(xué)第二定律指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，這是由于（）的存在。

3.簡答題：

（1）請簡要解釋熱力學(xué)定律的基本概念和表述。

（2）請舉例說明熱力學(xué)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

4.計(jì)算題：

（1）一個(gè)熱機(jī)工作，其效率為50%，輸入功率為200W。請計(jì)算該熱機(jī)的熱功率和輸出功率。

（2）一個(gè)熱交換器，其熱交換效率為80%，熱交換溫度差為100K。請計(jì)算該熱交換器的熱交換功率和熱損失功率。重點(diǎn)題型整理1.簡答題

（1）請解釋熱力學(xué)定律的基本概念和表述。

答案：熱力學(xué)定律包括熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)第一定律指出，一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于其熱量變化，即能量守恒定律。熱力學(xué)第二定律指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，這是由于熵的存在。

（2）請舉例說明熱力學(xué)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

答案：熱力學(xué)定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用非常廣泛。例如，熱機(jī)是一種利用熱力學(xué)定律將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽輪機(jī)等。熱泵是一種利用熱力學(xué)定律將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，如空調(diào)、熱水器等。熱交換器是一種利用熱力學(xué)定律進(jìn)行熱交換的裝置，如冰箱、暖氣等。

2.計(jì)算題

（1）一個(gè)熱機(jī)工作，其效率為50%，輸入功率為200W。請計(jì)算該熱機(jī)的熱功率和輸出功率。

答案：熱功率P_th=輸入功率P_in/效率η=200W/0.5=400W

輸出功率P_out=輸入功率P_in-熱功率P_th=200W-400W=-200W

（2）一個(gè)熱交換器，其熱交換效率為80%，熱交換溫度差為100K。請計(jì)算該熱交換器的熱交換功率和熱損失功率。

答案：熱交換功率Q_exch=熱交換效率η_exch*熱功率P_th=0.8*熱功率P_th

熱損失功率Q_loss=熱功率P_th-熱交換功率Q_exch=熱功率P_th*(1-η_exch)

3.分析題

（1）請分析熱力學(xué)定律與熵的關(guān)系。

答案：熱力學(xué)定律與熵密切相關(guān)。熱力學(xué)第一定律指出，一個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于其熱量變化，即能量守恒定律。熱力學(xué)第二定律指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體，這是由于熵的存在。熵是衡量系統(tǒng)無序度的物理量，熱力學(xué)第二定律表明，系統(tǒng)的熵總是增加或保持不變，即熵增原理。因此，熱力學(xué)定律與熵的關(guān)系表現(xiàn)為熵的變化反映了系統(tǒng)內(nèi)能和熱量的變化。

4.實(shí)驗(yàn)題

（1）請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證熱力學(xué)定律。

答案：可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證熱力學(xué)定律。實(shí)