2020_2021学年高中物理第十章热力学定律5热力学第二定律的微观解释教案1新人教版选修3_3.doc

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1、优选热力学第二定律的微观解释课时课题热力学第二定律的微观解释课型新授课课标要求1.了解有序和无序是相对的；2.知道宏观态与微观态，知道宏观态对应的微观态的数目和无序程度的对应关系；3.知道熵的概念，知道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；4.能用熵增加原理解释生活中的一些现象。教学目标知识与能力1、知道有序和无序，宏观态和微观态的概念2、知道熵的概念，知道任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少过程与方法1、学会通过现象总结规律的科学方法2、知道熵的概念，知道任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会

2、减少情感、态度与价值观培养分析、归纳、综合能力教学重点热力学第二定律的微观解释教学难点熵的概念教学方法“探究法、分组法、讲授法”等教学程序设计教环节一明标自学-11-/11优选学过程及方法过程设计二次备课自主学习，完成下列题目：1、有序和无序，宏观态和微观态一切自然过程总是沿着分子热运动的________的方向进行。熵在任何自然过程中一个孤立系统的_______不会减少。3热力学第二定律的微观解释从微观的角度看，热力学第二定律是一个________规律；一个孤立系统总是从熵_______的状态向熵_______的状态发展，而熵较大代表着较为_

3、______，所以自发的宏观过程总量向_______更大的方向发展。知识联系生活：（课本65页做一做）自己动手上网查找“熵”在生命科学、信息科学、社会科学中的延伸应用，找出例子上课时进行讨论。教学过程及方法环节二合作释疑过程设计二次备课一、有序和无序问题思考1？暗红色的氨气和无色的空气混合后会有什么现象？（教师演示)问题思考2？暗红色氨气在以后的扩散中是否还有全部退回原来所在容器的可能？-11-/11优选问题思考3？我们知道组成气体的分子在永不停息的做无规则的热运动，既然是无规则的，那么各种可能就有可能出现，氯气全部退回原容器的可能性就存在。

4、我们没有观测到，是否是时间不够长所致？根据图片分析问题第一组：交通信号正常的路口和交通信号损坏的路口的对比第二组：学生统一集会时人员分布和学生解散后的人员分布让学生思考并找出两组图片反映出的问题的共同点有序：如果确定了某种规则，符合这个规则的就叫做有序。无序：不符合某种确定规则（或没有规则）的称为无序。小组活动:每个小组把桌上准备好的扑克牌拿出来，观察牌的次序是否有序？请扑克牌排列有序的小组介绍牌的排列次序。-11-/11优选通过对比可以发现，不同小组的牌的排列尽管都有序，但牌的排列次序可能并不相同，这说明有序和无序是相对的。二、宏观态和微观

5、态1.事物类比：全体扑克牌一个系统（宏观）每X扑克牌一个分子（微观）2.小游戏：游戏规则：1.洗牌（各组将牌的次序尽可能的打乱，对应组互换）2.挑牌（各组以最快速度把所要求花色的牌找出来）3.派一名代表把找好的牌放在投影仪上前三名有奖，依先后次序为准，一切以听口令为准游戏结束后，教师展示获胜小组的扑克牌的次序，并提出思考？“外行看热闹，内行看门道”，这些扑克牌所反应的宏观和微观状态有什么样的关系？宏观态：如果规定了一副扑克牌的花色和顺序，用物理统计术语来说，我们就规定了一个“宏观态”（对应热力学系统的宏观态）微观态：如果规定了一副扑克牌的花色

6、顺序而顺序任意，我们就规定了另一个“宏观态”-11-/11优选,此时每X扑克牌的排列位置就会有多种，我们就说此“宏观态”下的“微观态”不唯一。宏观态所对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小。如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的。三、热力学第二定律的微观解释1.模拟探究：气体向真空扩散容器左右等体积，左部有气体，右部为真空。抽去隔板气体自由膨胀。系统宏观态-----用分子左、右两部分的分布数目表示(宏观中只能区分数目不能区分是哪个粒子）系统微观态-----用不同分子处在某一部分的具体分布位置情况表示。（

7、假定容器中只有4个分子，且分子是可识别的）每个小组利用桌上所给的器材（盒子、四个不同颜色的小球、隔板）进行模拟探究2.总结规律-11-/11优选1.学生展示统计规律2.总结热力学第二定律的微观解释一般来说，若有N个分子，则共2N种可能方式，而N个分子全部退回到A部的几率1/2N.对于真实理想气体系统N=1023/mol，这些分子全部退回到A部的几率为。此数值极小，意味着此事件永远不会发生。从任何实际操作的意义上说，不可能发生此类事件。-11-/11优选对单个分子或少量分子来说，它们扩散到B部的过程原则上是可逆的。对大量分子组成的宏观系统来说，

8、它们向B部自由膨胀的宏观过程实际上是不可逆的。这就是宏观过程的不可逆性在微观上的统计解释。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