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选修3-3《第四章 能量守恒与热力学定律 5. 初识熵》优秀教案
1.知识与技能:学生能够理解有序和无序概念,认识热力学第二定律的微观意义,理解熵的概念,知道熵是反映系统无序程度的物理量。
2.过程与方法:学生通过理解气体分子在容器内的自由扩散,理解有序和无序的概念,并对热力学第二定律的微观意义以及熵建立概念和理解。
3.情感态度价值观:学生通过这节课认识到自然现象的方向性,加深学生对于物理的认知,提高学生对物理的兴趣。
三、教学重难点
教学重点:1.有序无序的概念 2.宏观态和微观态的概念 3.热力学第二定律的微观解释
教学难点:1.学生能够区分有序和无序是相对的,并且能够准确判断什么是无序
2.学生能够理解熵的物理含义,并能区分不同情况下熵的大小
四、教学方法
讲授法、实验演示法
五、教学器材
板书、PPT
六、教学过程
1.有序和无序
有序:只要确定了某种规则,符合这个规则的就叫做有序。
无序:不符合某种确定规则的称为无序。
无序意味着各处都一样,平均、没有差别,有序则相反。
有序和无序是相对的。
2.热力学第二定律的微观意义
一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。
3.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。
一个系统的熵是随着系统状态的变化而变化的。在自然过程中,系统的熵是增加的。
在绝热过程或孤立系统中,熵是增加的,叫做熵增加原理。对于其它情况,系统的熵可能增加,也可能减小。
从微观的角度看,热力学第二定律是一个统计规律: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程度更大的方向发展。
实验演示:(学生统计实验的结果)
结论:左2右2的情况最多,说明出现一片平均,无差别,无序的概率最大