选修3-3《5热力学第二定律的微观解释》优质课教案下载

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授课教师：

课 题

新人教版选修3-3第10章5节

课 时

1

课 型

新课

教学目标

物理观念

了解有序和无序，以及它们的相对性。知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目与无序程度的对应关系。知道熵的概念，初步了解熵是描述系统无序程度的物理量。了解熵增加原理，知道它是热力学第二定律的另一种表述。

科学探究

对体现方向性的宏观自然过程和现象进行总结归纳，并提出问题进行质疑。从生活现象出发建立“序”的概念和模型，再类比到宏观态和微观态。通过实例分析理解宏观态和微观态，结合宏观态微观态数的图形分析寻找规律并推演，最后总结归纳定量衡量系统状态的重要参量——熵，并能用熵增加原理解释生活中的一些现象，如扩散和热传递。

科学思维

从生活中的“有序”和“无序”出发，逐步认识并建立起衡量有序程度的模型——规则和排列个数。通过具体实例分析和类比的方法，认识热力学统计物理中衡量有序程度的模型——宏观态和微观态，体会热力学统计物理中宏观态是概率性微观态集合的思想认识。

科学态度与责任

体会科学探究中总结归纳、提问质疑、建立模型、类比分析等一系列方法的应用过程和重要作用，体会玻尔兹曼为物理学界做出的巨大贡献，培养对科学家的崇仰之情。

学情分析

学生已经学习过了热力学第二定律，熟知相关的实验现象，对宏观自然物理过程具有方向性这一观点已经普遍接受。但学生对于宏观物理现象具有方向性的背后原因知之甚少。宏观现象对学生而言是易于观察的，而背后的微观原因却看不见也摸不着，因此对学生来说十分抽象和难于理解。为此，老师应该从学生可见的熟悉的生活实例和可操作活动出发，让学生理解“序”和如何衡量“序”的程度，再通过类比的方式将之迁移到宏观态、微观态、熵、熵增加原理等。微观解释得以理解，但是结论应用相对简单，可由学生完成。

教材分析

本节内容主要是对热力学第二定律本质的理解和认识。和热力学第二定律相关的现象相比，本节阐述的微观原理是十分晦涩难懂的。不过最终只要求学生知道熵的概念、熵增加原理，并能用熵增加原理解释生活中的一些现象。由此可见这是一个深入浅出的教学过程，因此本节教授过程中的难点便是如何让学生更加深入的理解熵增加原理，并具有自己的切身体会。

教学流程及设计意图

实验现象引入——宏观过程方向性的本质原因是什么？

问1：以上两幅图代表的是什么实验现象？（扩散和热传递）

问2：以上两个现象说明了宏观自然过程具有什么性质？（具有方向性）