高中物理教科版选修(3-3)4.3 教学设计《宏观过程的方向性》(教科版)

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教科版高中物理选修3-3：《分子的热运动》教学设计-新版

1.3《分子的热运动》教学设计一、教学目标1．了解扩散现象是由于分子的热运动产生的。

2．知道什么是布朗运动，理解布朗运动产生的原因．通过实验和分析、逻辑推理的过程，使学生知道扩散现象与布朗运动，理解布朗运动的成因。

培养学生注重理论联系实际、勤于观察、勇于探索、善于思考的良好学习习惯。

3．知道什么是热运动及决定热运动激烈程度的因素。

二、教材分析“分子永不停息地做无规则的热运动”是分子动理论的核心内容。

本节是通过一些生活中的实例和实验来说明这一观点的。

扩散现象是本节的重点之一。

通过实验说明：物质处于三态都能发生扩散现象；扩散现象发生的显著程度与物质的温度有关系；扩散现象的显著程度还与“已进入对方”的分子浓度有关系，教学时应强调扩散现象不是外界因素引起的，而是分子无规则运动的直接结果，是分子无规则运动的宏观反映。

布朗运动是本节的另一重点。

教科书强调布朗运动不是外界作用引起的，是人力无法阻挡的，通过实验引导学生讨论，认识生命、对流、振动等因素会给布朗运动的微粒运动造成怎样的影响，从而使学生理解宏观因素会使大量分子进行定向运动，但布朗运动与宏观因素无关。

布朗运动产生的原因是本节的重点之一，布朗运动不是分子的运动，它是液体分子的无规则运动引起的，因而间接地证明了液体分子运动的无规则性。

分子永不停息地做无规则运动也是本节教学的重点之一，对它的理解，应从两方面展开。

一是“永不停息”，而是“无规则”。

三、教学过程（一）引入新课我们已经知道了物质是由大量分子组成的观点，那么，这些大量分子都处于一个什么样的状态呢？本节课我们就借助发生在身边的事实，通过逻辑推理来探究这个问题。

（二）新课教学I．扩散现象首先，请同学们认真观察两个实验，提出实验要求：实验要求：1．请同学们认真观察实验的现象特点深入思考现象背后隐藏的本质规律2．在学案上做好观察记录。

【实验】打开香水瓶，它会逐渐蒸发，变为气体，距瓶口一段距离,我们就会闻到香味。

高中物理教科版选修3-5 4.3 光的波粒二象性学案

3光的波粒二象性一、康普顿效应1．光的散射光子在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．2．康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．3．康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．4．光子的动量(1)表达式：p＝h λ.(2)说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小．因此，有些光子散射后波长变大．二、光的波粒二象性1．光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．(2)光子的能量ε＝hν，光子的动量p＝h λ.(3)光子既有粒子的特征，又有波的特征；即光具有波粒二象性．2．对光的波粒二象性的理解(1)大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性．(2)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．(3)频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．(4)光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体．三、光是一种概率波在双缝干涉实验中，屏上亮纹的地方，是光子到达概率大的地方，暗纹的地方是光子到达概率小的地方．所以光波是一种概率波．即光波在某处的强度代表着光子在该处出现概率的大小．在生活中我们会拍很多照片，通常我们都认为，这是由人和景物发出或反射的光波经过照相机的镜头聚焦在底片上形成的．实际上照片上的图像也是由光子撞击底片，使上面的感光材料发生化学反应形成的．下图是用不同曝光量洗印的照片，请你根据自己对光的理解作出说明．用不同曝光量洗印的照片提示：光是一种概率波，在照片的有些地方光子出现的概率大，有些地方光子出现的概率小．在曝光量很小的情况下，在照片上出现的是一些随机分布的光点，随着曝光量的增大，图像逐渐清晰起来．考点一对康普顿效应的理解假定X射线光子与电子发生弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似．按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E＝hν，而且还有动量．如图所示．这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，光子还使电子获得一定的动量．这样就圆满地解释了康普顿效应．【例1】康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向________运动，并且波长________(填“不变”“变短”或“变长”)．根据碰撞过程中动量、能量均守恒以及动量是矢量分析此题．【解析】因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子可能沿1方向运动，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．【答案】1变长总结提能①宏观世界中物体间的相互作用过程中所遵循的规律，也适用于微观粒子的相互作用过程；②康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．则在光子与电子的碰撞过程中，下列说法中正确的是(D)A．能量守恒，动量守恒，且碰撞后光子的波长变短B．能量不守恒，动量不守恒，且碰撞后光子的波长变短C．只有碰撞前后两者的运动方向在一条直线上，能量和动量才守恒，且碰撞后光子的波长变长D．能量守恒，动量守恒，且碰撞后光子的波长变长解析：不论碰撞前后光子和电子的运动方向是否在一条直线上，能量和动量均守恒；由于碰撞过程中光子的一部分能量转移给了电子，由E＝hν可知，光子的能量E变小使得频率ν变小，由λ＝c知ν波长λ变长．考点二光的波粒二象性1．大量光子产生的效果显示出波动性；个别光子产生的效果显示出粒子性．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用；在光的传播过程中，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，由波动性起主导作用，因此称光波为概率波．3．频率低、波长长的光，波动性特征显著，而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．4．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是描述波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．【例2】下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是() A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性(1)在宏观现象中，波与粒子是对立的概念，而在微观世界中，波与粒子可以统一．(2)光具有波粒二象性是指光在传播过程中和其他物质作用时分别表现出波和粒子的特性．【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故选项C正确，A、B、D错误．【答案】 C(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是(BCD)A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光具有波粒二象性解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然选项A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，选项B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等，从而认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，选项C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，选项D正确．考点三对概率波的理解1．单个粒子运动的偶然性我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不确定的．2．大量粒子运动的必然性由波动规律，我们可以准确地知道，大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起．【例3】(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确的是() A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性光是概率波，单个光子的运动具有偶然性，大量光子的运动具有必然性．【解析】光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉中的亮纹或暗纹，故A错误，B、D正确；干涉条纹中的亮纹处是光子到达机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的地方，但也有光子到达，故C正确．故选BCD.【答案】BCD总结提能物质波是一种概率波，但不能将实物粒子的波动性等同于宏观的机械波．更不能理解为粒子做曲线运动；单个光子到达的位置是不确定的，大量光子遵循波动规律．(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(CD)A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大解析：根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确．1．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是(C)A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性B．光波频率越高，粒子性越明显C．能量较大的光子其波动性越显著D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性解析：光的波粒二象性是指光波同时具有波和粒子的双重性质，但有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项A正确；在光的波粒二象性中，频率越大的光，光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著，选项B正确，C错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，选项D正确．2．有关光的本性，下列说法正确的是(D)A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性解析：19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．但到了19世纪末又发现了光的新现象——光电效应，证实光具有粒子性．这种现象波动说不能解释，因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子．波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一物体的两个不同侧面，不同属性，我们无法用其中的一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性，选项D正确．3．光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是(D)A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程C．两种效应都属于吸收光子的过程D．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程解析：光电效应吸收光子放出电子，其过程能量守恒，但动量不守恒，康普顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程，并且遵守动量守恒定律和能量守恒定律，两种效应都说明光具有粒子性，故D正确．4．下列说法正确的是(B)A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上解析：概率波与机械波是两个概念，本质不同，选项A、C错误；物质波是一种概率波，符合概率波的特点；在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则不能确定这个光子落在哪个点上，选项D错误，B正确．5．(多选)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样，如图所示．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是(AB)A．该实验说明了电子具有波动性B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故A项正确；由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，所以λ＝h2meU，B项正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故C、D项错误．。

高中物理人教版选修3-3教案《热力学第二定律的微观解释》(2篇)

热力学第二定律的微观解释目标导航1.了解有序和无序，宏观态和微观态的概念。

2.了解热力学第二定律的微观意义。

3.了解熵的概念，知道熵是反映系统无序程度的物理量。

4.知道随着条件的变化，熵是变化的。

诱思导学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.宏观态和微观态宏观态：符合某种规定、规则的状态，叫做热力学系统的宏观态。

微观态：在宏观状态下，符合另外的规定、规则的状态叫做这个宏观态的微观态。

系统的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，同时也决定了宏观过程的方向性——从有序到无序。

3.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。

4.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。

典例探究例1 一个物体在粗糙的平面上滑动，最后停止。

系统的熵如何变化？解析：因为物体由于受到摩擦力而停止运动，其动能变为系统的内能，增加了系统分子无规则运动的程度，使得无规则运动加强，也就是系统的无序程度增加了，所以系统的熵增加。

友情提示：本题考查的是对熵增加原理的理解和应用。

课后问题与练习点击：1.解析：①全是甜的，对应的微观态1个，宏观态出现的概率是1/32；②全是咸的，对应的微观态1个，宏观态出现的概率是1/32；③1甜4咸，对应的微观态5个，宏观态出现的概率是5/32；④4甜1咸，对应的微观态5个，宏观态出现的概率是5/32；⑤2甜3咸，对应的微观态10个，宏观态出现的概率是10/32；⑥3甜2咸，对应的微观态10个，宏观态出现的概率是10/32；2.解析：(1)概率11112228 p=⨯⨯=(2)概率441121()2248 pA=⨯⨯=(3)概率33661120ApA==(4)无序性增大了3.略基础训练1.一定质量的气体被压缩，从而放出热量，其熵怎样变化？2.保持体积不变，将一个系统冷却，熵怎样变化？多维链接1.熵与熵增加原理“熵”是什么？“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用熵来表示任何一种能量在空间分布的均匀程度。

2024-2025学年高中物理第一章分子动理论与统计思想3分子的热运动教案3教科版选修3-3

3.最后，我们将温度T和理想气体常数R代入碰撞频率公式，计算出分子的碰撞频率。
板书设计
1.分子动理论的基本概念：
-分子：物质的最小粒子，具有质量和体积。
-热运动：分子在温度作用下的无规则运动。
-统计思想：运用统计方法分析分子热运动的规律和性质。
2.分子热运动的规律：
-分子速率的分布规律：麦克斯韦-玻尔兹曼分布定律。
教学评价与反馈
1.课堂表现：在今天的课堂上，大部分学生能够积极参与讨论，对于分子动理论的基本概念和规律有了初步的认识。学生能够通过实例来理解抽象的概念，如通过观察湿衣服的干燥过程来理解分子热运动。
2.小组讨论成果展示：在小组讨论环节，学生能够积极发表自己的观点，与小组成员进行有效的沟通和合作。学生能够运用分子动理论的基本概念来解释一些实际问题，如解释为什么热水比冷水冷却得快。
2.讨论法：组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表自己的观点和思考，培养学生的团队合作能力和交流能力。
3.实验法：安排学生进行分子动理论相关的实验，如布朗运动实验、扩散实验等，让学生通过实验观察和分析分子热运动规律，提高学生的观察能力和问题解决能力。
二、教学手段
1.多媒体设备：利用多媒体课件展示分子动理论的相关图像、动画和视频，增强学生的直观感受，提高学习兴趣。
P(Ep) = (4πEp/kBT)exp(-Ep/kBT)
其中，kB是玻尔兹曼常数，kB = 1.38 × 10^-23 J/K。
2.接下来，我们需要将温度T转换为开尔文温度。题目中给出的温度是开尔文温度，不需要进行转换。
3.最后，我们将温度T和玻尔兹曼常数kB代入势能概率分布公式，计算出分子的势能概率分布。
教学流程
（一）课前准备（预计用时：5分钟）

新教科版物理选修3-3同步讲义：第四章第3、4节宏观过程的方向性热力学第二定律

第3、4节宏观过程的方向性__热力学第二定律一、宏观过程的方向性1．热传递的方向性在无外界影响的情况下，热只能从高温物体传向低温物体，要使热量从低温物体传向高温物体，外界必须对物体做功，即热传递具有方向性。

2．扩散现象的方向性实事表明大量分子从某一位置扩散到其他空间，在没有其他影响时，不可能再全部回到原位置，即扩散现象具有方向性。

3．机械能与内能转化的方向性(1)物体的内能不会自发地转化为物体的动能，即机械能与内能之间转化存在方向性。

(2)热机的效率η＝WQ1＝1－Q2Q1(Q1表示热机从高温热源吸收的热量，Q2表示向低温热源放出的热量，W表示对外做功)。

4．其他过程的方向性(1)燃烧现象、爆炸现象也具有方向性。

(2)在事件发生时，只沿某个方向发生，而不可能在没有外界影响的情况下沿相反方向发生的过程称不可逆过程。

二、热力学第二定律1．热力学第二定律的表述(1)克劳修斯表述不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响。

(2)开尔文表述不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功而不产生其他影响。

2．意义热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律。

1．判断：(1)温度不同的两个物体接触时，温度会自发地从高温物体传给低温物体。

()(2)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

()(3)机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。

()答案：(1)×(2)√(3)×2．思考：热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？提示：不能。

“自发地”是指没有第三者影响，例如空调、冰箱等制冷机就是把热量从低温物体传到了高温物体，但是也产生了影响，即外界做了功。

1.观过程)都具有方向性。

热现象是与大量分子的无规则运动相联系的，因此，自然界中存在的凡涉及与分子热运动有关的宏观过程都是有方向性的。

这就是热力学第二定律的实质。

2．热力学第二定律说明自然界中各种不可逆过程都是相关联的，即由某一过程的不可逆性可推出另一过程的不可逆性。

高中物理教案3一3教案

高中物理教案3一3教案
教学目标：学生能够理解物体内能和熵的概念，掌握热容和热传导的相关知识，同时能够应用这些知识解决实际问题。

教学重点：内能和熵的概念、热容和热传导的计算方法。

教学难点：内能和熵的概念的理解和应用。

教学准备：物理教科书、黑板、教学PPT、实验器材。

教学步骤：
一、导入（5分钟）
介绍热力学的基本概念，引入本节课的学习内容。

二、讲解内能和熵（15分钟）
1. 内能和熵的概念
2. 内能和熵的计算方法
3. 内能和熵的应用举例
三、讲解热容和热传导（20分钟）
1. 热容的概念和计算方法
2. 热传导的概念和计算方法
3. 热容和热传导的区别和联系
四、实验演示（15分钟）
进行一个与热容和热传导相关的实验演示，让学生亲自操作并观察实验现象。

五、课堂讨论（10分钟）
让学生分享自己的实验观察结果和解题过程，引导他们互相讨论，澄清疑惑。

六、总结与作业布置（5分钟）
总结本节课的重点内容，并布置相关作业，巩固学生的理解和应用能力。

教学反思：
本节课设计紧扣教学内容，通过理论讲解和实验演示相结合的方式，引导学生理解热力学
的基本概念，培养学生的实验操作能力和问题解决能力。

同时，通过课堂讨论和作业布置，巩固学生的学习成果，提高他们的综合素质。

4.3宏观过程的方向性

本课栏目开关
图2
自我检测区
A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动 B．自由膨胀前后，气体的压强不变 C．自由膨胀前后，气体的温度不变
学案3
本课栏目开关
D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到 A 部分
解析抽去隔板后，气体做无规则热运动，故 A 错；
因容器绝热故 Q＝0.又因气体自由膨胀故 W＝0，由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 可知 ΔU＝0，则气体温度不变， C 项正确；由 pV＝常量可知 p 减小，故 B 错；气体在足够长的时间内不会自动回到 A 部分，而是做无规则
扩散现象． ________
知识储备区
学案3
3．热传递的方向性：热量总是自发地从高温物体传向低温物
本课栏目开关
低温物体传向 ________ 高温物体．而不可能自发地从 ________
体．要使热量从低温物体传向高温物体，外界必须对物体
做功． ________
解析在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体．
自我检测区
学案3
2．我们绝不会看到一个放在水平地面上的物体，靠降低温度就可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是 A．违反了能量守恒定律 B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能 C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的 D．以上说法均不正确
学案3
学案 3 宏观过程的方向性
[学习目标定位] 1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能转化等的方向性. 2.知道具有方向性的过程称为不可逆过程．

高中物理教科版选修(3-3)1.3 教学设计《分子热运动》(教科版)

《分子热运动》本节内容是通过扩散现象和布朗运动来研究分子的热运动，在已学过的扩散运动的基础上进一步学习分子热运动相关的知识，学习本节知识可以让学生更好的理解分子热运动的特点。

本节课的教学重点是让学生理解产生布朗运动的原因和分析出布朗运动的明显程度影响因素，由于学生已有的科学研究方法不成熟，对于微观领域的研究没有基础，所以要引导学生通过实验探究和理论分析相结合的方法来突破教学的重难点。

1.掌握扩散现象的内容并知道生活中扩散的例子。

2.掌握布朗运动的内容。

3.掌握分子热运动（和温度有关）【教学重难点】布朗运动产生的原因，及其影响因素。

1．气体和液体的扩散演示实验：装有香水的香水瓶，分别装有二氧化氮气体和空气的玻璃广口瓶、毛玻璃片，烧杯内盛有净水、红墨水和胶头滴管；2．比较红墨水在冷、热水中扩散速度的演示实验：分别装有冷、热水的烧杯、红墨水和胶头滴管；3．观察布朗运动的分组实验：显微镜、制备好的水粉颜料悬浊液、带凹坑的载玻片、显微镜的电子目镜。

一、教学流程：二、新课引入自我介绍——引入“布朗运动”。

布朗运动是什么运动呢？这就是我们这节课所要研究的主要内容之一，本节课我们一起来学习课本的第二节分子的热运动。

（打开香水瓶）三、新课讲解通过前面的学习，我们已经知道分子大小的数量级仅为10-10m，很小的物体中都含有大量的分子，如1 cm3水中含有的分子数约为 3. 3×1022个，还要像研究宏观物体做机械运动的方法来研究每一个分子的运动，显然是不可能的。

但我们可以通过对一些宏观现象进行分析来研究分子的运动，比如我们初中已经学过的扩散现象。

（一）扩散现象请问前排的学生有没有闻到什么特殊的气味。

（学生闻到香水味，香水发生了扩散现象，香水分子运动了。

）【演示实验】红棕色二氧化氮气体和空气的扩散。

大家看到什么现象？两种气体谁的密度大？是由于重力的作用而发生的吗？（是由于二氧化氮气体分子和空气分子在运动，彼此进入了对方。

3.宏观过程的方向性

答案不会.
知识梳理
三、机械能和内能转化过程的方向性 (1)机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响. (2)热机的效率不可能达到 100% .
四、其他过程的方向性 (1)燃烧过程具有方向性. (2)爆炸过程具有方向性.
二、扩散现象的方向性
二、扩散现象的方向性
导学探究
一滴墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀地变黑了，有没有这样的“逆过程”：这杯均匀黑水中的小炭粒又自发地聚集在一起，成为一滴墨水，而其余部分又变成清水？
答案没有.
二、扩散现象的方向性
1.扩散现象具有方向性 2.两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体.相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体. 3.气体的自由膨胀也是一种扩散现象，具有方向性.
3 宏观过程的方向性
学习目标 1、了解热传递、扩散现象、机械能与内能转化
等过程的方向性. 2、知道具有方向性的过程称为不可逆过程.
一、热传递的方向性
导学探究
两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？
答案不会.
知识梳理
一、热传递具有方向性
即学即用
判断下列说法的正误. (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆
的.( √ ) (2)热机的效率可通过技术改进达到100%.( × )
课堂练习
1.热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体.
2.“自发地”过程就是不受外界干扰进行的自然过程. 3.要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做功才能完成，例如电冰箱.

3.宏观过程的方向性-教科版选修3-3教案

3. 宏观过程的方向性-教科版选修3-3教案一、教学目标1.了解宏观过程的概念和特点；2.理解宏观过程的方向性；3.掌握宏观过程的主要方向。

二、教学重点和难点1.教学重点：宏观过程的方向性；2.教学难点：宏观过程的主要方向。

三、教学过程3.1 导入新课请学生回忆一下上节课所学的内容，了解宏观经济的概念以及微观经济和宏观经济的区别。

3.2 教学中心3.2.1 什么是宏观过程？宏观过程是经济社会总量运动的基本规律，是一个总量问题。

宏观过程是以全社会为一体的经济现象，包括国民经济增长和发展过程中的各种客观规律性现象统称。

3.2.2 宏观过程的特点宏观经济变化的趋势是比较稳定的。

它包括国民经济的总量、经济增长的速度、就业水平、物价水平等。

3.2.3 宏观过程的方向性宏观过程是具有方向性的，也就是说，宏观经济变化不是漫无目的地进行的，而是有一个总体方向和改进方向的。

宏观经济变化的方向性可以表现在以下几个方面：1.增长方向；2.资源配置方向；3.政策调控方向。

3.2.4 宏观经济变化的主要方向宏观经济变化的主要方向可以分为：1.经济增长方向：指经济总量持续增长的趋势方向；2.发展方向：指社会经济发展的方向，既包括经济的可持续发展，也包括社会的可持续发展；3.调整方向：指经济结构调整、产业升级、经济转型等方向。

3.3 操作练习让学生分组，讨论一下当前中国经济发展的方向和问题，并提出改进意见。

3.4 练习评价根据学生的表现，进行课堂练习的评价。

可以采用口头评价、书面评价等方式。

四、课后作业请学生整理宏观过程方向性的知识点，并准备与同学分享。

五、教学反思本节课采用了导入新课、教学中心、操作练习等教学方法，使学生能够深入了解宏观过程的方向性，进一步加深对宏观经济变化的理解。

但是，在教学过程中还存在某些问题，例如教学内容需要更加系统化和分类化，更加具有层次性。

在以后的教学中，要学以致用，充分展示出知识体系的完整性，帮助学生更好地理解和应用知识。

2020版高中物理第四章能量守恒与热力学定律 3 宏观过程的方向性学案教科版选修3-3

3 宏观过程的方向性[学习目标] 1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能转化等过程的方向性.2.知道具有方向性的过程称为不可逆过程．一、热传递的方向性在无外界影响的情况下，热量只能从高温物体传向低温物体，要使热量从低温物体传向高温物体，外界必须对物体做功，即热传递具有方向性．二、扩散现象的方向性事实表明大量分子从某一位置扩散到其他空间，在没有其他影响时，不可能再全部回到原位置，即扩散现象具有方向性．三、机械能与内能转化的方向性1．物体的内能不会自发地转化为物体的动能，即机械能与内能之间转化存在方向性．2．热机的效率η＝W Q 1＝1－Q 2Q 1(Q 1表示热机从高温热源吸收的热量，Q 2表示向低温热源放出的热量，W 表示对外做功)．四、其他过程的方向性1．燃烧现象、爆炸现象也具有方向性．2．在事件发生时，只沿某个方向发生，而不可能在没有外界影响(或不产生其他影响)的情况下沿相反方向发生的过程称为不可逆过程． [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．(√) (2)热量不会从低温物体传给高温物体．(×) (3)机械能可以完全转化为内能．(√) (4)内能不可能完全转化为机械能．(×)2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有________．答案方向性一、热传递的方向性[导学探究]1．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案不会．2．热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能．[知识深化]1．“自发地”过程就是不受外界干扰进行的自然过程．2．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做功才能完成，例如电冰箱．例1(多选)关于空调机，下列说法正确的是( )A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D．冷暖空调机工作时，热量只能从高温物体传到低温物体答案ABC解析空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，因为这里有外界做功．二、扩散现象的方向性[导学探究] 一滴黑墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀地变黑了，有没有这样的“逆过程”：这杯均匀黑水中的小炭粒又自发地聚集在一起，成为一滴黑墨水，而其余部分又变成清水？答案没有．[知识深化]1．两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体．相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体．2．气体的自由膨胀也是一种扩散现象，具有方向性．例2下列所述过程中，可能发生的是( )A．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后，又自发聚集进去，恢复原状B．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高C．将水和酒精混合，然后它们又自动地各自分开D．被工厂废水污染的湖水，废水自发的聚集到一处答案 B解析A、C、D中的过程都是扩散现象，扩散现象具有方向性，所以逆过程不可能自发完成，故A、C、D错误．热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些其他手段可以实现，故B正确．三、机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性[导学探究] 在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周围空气的温度略有上升．会不会有这样的现象：静止的足球和地面、周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来？答案不会．[知识深化]1．机械能和内能转化过程的方向性(1)机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响．(2)热机的效率不可能达到100%.2．其他过程的方向性(1)燃烧过程具有方向性．(2)爆炸过程具有方向性．例3(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是( )图1A．这一实验过程不违反能量守恒定律B．在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析整个过程中能量守恒且热现象有方向性，A、B正确；在绝热过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．1．(热传递的方向性)(多选)关于热传递的方向性，下列说法正确的是( )A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体答案AC解析在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体．2．(扩散现象的方向性)用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图2甲所示)．现把隔板抽出一部分，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )图2A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强不变C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分答案 C解析隔板抽出一部分后，气体分子做无规则热运动，故A错；因容器绝热故Q＝0.又因气体自由膨胀故W＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知ΔU＝0，则气体温度不变，C正确；由pV＝常量可知p减小，故B错；由扩散现象的方向性知，气体在足够长的时间内不会全部自动回到A部分，故D错．3．(机械能与内能转化的方向性)我们绝不会看到一个放在水平地面上的物体，靠降低温度就可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是( )A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案 C解析内能可以向机械能转化，但必须通过做功来实现．一、选择题1．(多选)下列哪个过程具有方向性( )A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀答案ABCD解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，它们都具有方向性．2．以下说法正确的是( )A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B．空调等设备就是利用了热传递的方向性C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D．热量能自发地传递的条件是必须存在温度差答案 D解析热传递具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错；空调等设备可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错．3．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．将地球上所有海水的温度降低0.2℃，以放出大量的内能供人类使用B．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息的做无规则运动C．打开一高压密闭容器，气体自发溢出后又自发回去，恢复原状D．热传递具有方向性答案 D解析自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、C错误；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，B错误．4．汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中( )A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能转化为内能，汽车的总能量守恒答案 C解析汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽车的总能量减少．5．(多选)下列过程中，可能实现的是( )A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来答案BC二、非选择题6．下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，使气体自由膨胀时．(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时．(3)在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合．(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它的温度升高．(5)一导热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变．(6)在一绝热容器内，不同温度的同种液体进行混合．答案见解析解析(1)发生自由膨胀，则是不可逆过程．(2)有摩擦发生，也是不可逆过程．(3)有一定温度差的热传递是不可逆过程．(4)这是由功变为热，是不可逆过程．(5)此过程中既有“功变热”又有“热传递”，是不可逆过程．(6)有一定温度差的热传递是不可逆过程．。

教科版高中物理选择性必修第三册第三章第3节热力学第二定律

全部转化（自发）对第三者有影响
内能（热）
2.注意：在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热源”“不可能”的含义
①“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性.在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等.
②“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响.如吸热、放热、做功等.
机械能和内能的转化过程具有方向性
自发全部
自发全部ຫໍສະໝຸດ 思考：满足能量守恒定律的过程是否都能实现呢?
物体间的传热
温度由高到低
热现象
气体的膨胀扩散现象
特定的方向
体积由小到大密度由密到疏
有摩擦的机械运动
由机械能到内能
无数事实告诉我们，凡是实际的过程，一切与热现象有关的宏观
自然过程都是不可逆的。
反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律。
一辆汽车在水平地面上滑行，由于克服摩擦力做功，最后要停下来。在这个过程中，物体的动能转化成为内能，使物体和地面的温度升高.
我们能不能看到这样的现象：一辆汽车靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使汽车运动起来．
有人提出这样一种设想，发明一种热机，用它把物体与地面摩擦所生的热量都吸收过来并对物体做功，将内能全部转化为动能，使因摩擦停止运动的物体在地面上重新运动起来，而不引起其它变化．
Q1
Q1
，热机从热源吸取的热量Q1全部变
成功W，即Q2＝0，该机器唯一的结果就是从单一热源吸取热量全部变成功而不
产生其它影响。此时热机的效率η＝1(100%)， η＝1的热机称为第二类永动机。
4.理解：

高中物理选修34教案

高中物理选修34教案
教学目标：
1. 了解光线的直线传播原理和规律；
2. 掌握光的直线传播的相关概念和术语；
3. 进一步理解光的反射和折射现象。

教学重点：
1. 光的直线传播的原理和规律；
2. 光的反射和折射现象。

教学难点：
1. 理解光的直线传播原理；
2. 掌握光的反射和折射规律。

教学准备：
1. 教材《物理》选修34；
2. 实验装置：反射和折射的实验装置；
3. 教学软件：相关光学模拟软件。

教学过程：
一、导入（5分钟）
教师通过引入平面镜反射和介绍光线传播的现象，激发学生对光的直线传播的兴趣，引入本节课的教学内容。

二、讲解（10分钟）
1. 讲解光线的直线传播规律，包括光的传播的方向规律和光速的变化规律；
2. 介绍光的反射和折射现象，引导学生理解这两个现象的解释和实际应用。

三、实验操作（15分钟）
学生分组进行平面镜反射和折射实验，观察和记录实验现象，探讨实验结果和总结实验规律。

四、小结（5分钟）
教师总结本节课的内容，强调光的直线传播原理和规律，以及反射和折射现象的重要性和应用。

五、作业布置（5分钟）
布置相关练习题，巩固学生对光的直线传播原理和实验规律的掌握，激发学生继续深入学习光学知识的兴趣。

教学反思：
通过本节课的教学，学生能够初步掌握光的直线传播的原理和规律，了解光的反射和折射现象的基本原理和应用。

同时，通过实验操作，学生能够加深对光学知识的理解和应用能力。

在未来的教学中，可以结合更多实验和案例，帮助学生更全面地理解光的传播规律和现象。

高中物理第四章能量守恒与热力学定律 3 宏观过程的方向性学案教科版选修3-3

亲爱的同学：这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获，我们一直投给你信任的目光……学习资料专题3 宏观过程的方向性[学习目标] 1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能转化等过程的方向性.2.知道具有方向性的过程称为不可逆过程．一、热传递的方向性在无外界影响的情况下，热量只能从高温物体传向低温物体，要使热量从低温物体传向高温物体，外界必须对物体做功，即热传递具有方向性．二、扩散现象的方向性事实表明大量分子从某一位置扩散到其他空间，在没有其他影响时，不可能再全部回到原位置，即扩散现象具有方向性．三、机械能与内能转化的方向性1．物体的内能不会自发地转化为物体的动能，即机械能与内能之间转化存在方向性．2．热机的效率η＝WQ1＝1－Q2Q1(Q1表示热机从高温热源吸收的热量，Q2表示向低温热源放出的热量，W表示对外做功)．四、其他过程的方向性1．燃烧现象、爆炸现象也具有方向性．2．在事件发生时，只沿某个方向发生，而不可能在没有外界影响(或不产生其他影响)的情况下沿相反方向发生的过程称为不可逆过程．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．(√)(2)热量不会从低温物体传给高温物体．(×)(3)机械能可以完全转化为内能．(√)(4)内能不可能完全转化为机械能．(×)2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有________．答案方向性一、热传递的方向性[导学探究]1．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从低温物体传给高温物体，使高温物体的温度升高，低温物体的温度降低吗？答案不会．2．热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能．[知识深化]1．“自发地”过程就是不受外界干扰进行的自然过程．2．要将热量从低温物体传向高温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做功才能完成，例如电冰箱．例1(多选)关于空调机，下列说法正确的是( )A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体D．冷暖空调机工作时，热量只能从高温物体传到低温物体答案ABC解析空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，因为这里有外界做功．二、扩散现象的方向性[导学探究] 一滴黑墨水滴进一杯清水中，不久整杯水都均匀地变黑了，有没有这样的“逆过程”：这杯均匀黑水中的小炭粒又自发地聚集在一起，成为一滴黑墨水，而其余部分又变成清水？答案没有．[知识深化]1．两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为一种均匀的混合气体．相反，一种均匀的混合气体绝不会自发地分开成为两种气体．2．气体的自由膨胀也是一种扩散现象，具有方向性．例2下列所述过程中，可能发生的是( )A．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后，又自发聚集进去，恢复原状B．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高C．将水和酒精混合，然后它们又自动地各自分开D．被工厂废水污染的湖水，废水自发的聚集到一处答案 B解析A、C、D中的过程都是扩散现象，扩散现象具有方向性，所以逆过程不可能自发完成，故A、C、D错误．热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些其他手段可以实现，故B正确．三、机械能与内能转化的方向性及其他过程的方向性[导学探究] 在平地上滚动的足球克服摩擦力做功，其动能转化为内能，最终停了下来，同时足球、地面及周围空气的温度略有上升．会不会有这样的现象：静止的足球和地面、周围的空气自发地降低温度释放内能，并将释放出的内能全部转化为动能，让足球又滚动起来？答案不会．[知识深化]1．机械能和内能转化过程的方向性(1)机械能全部转化为内能的过程是可以自发进行的，而内能全部转化为机械能的过程，是不能自发进行的，要将内能全部转化为机械能，必然会引起其他影响．(2)热机的效率不可能达到100%.2．其他过程的方向性(1)燃烧过程具有方向性．(2)爆炸过程具有方向性．例3(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是( )图1A．这一实验过程不违反能量守恒定律B．在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析整个过程中能量守恒且热现象有方向性，A、B正确；在绝热过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．1．(热传递的方向性)(多选)关于热传递的方向性，下列说法正确的是( )A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体答案AC解析在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体．2．(扩散现象的方向性)用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图2甲所示)．现把隔板抽出一部分，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程称为气体的自由膨胀，下列说法正确的是( )图2A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强不变C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分答案 C解析隔板抽出一部分后，气体分子做无规则热运动，故A错；因容器绝热故Q＝0.又因气体自由膨胀故W＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知ΔU＝0，则气体温度不变，C正确；由pV＝常量可知p减小，故B错；由扩散现象的方向性知，气体在足够长的时间内不会全部自动回到A部分，故D错．3．(机械能与内能转化的方向性)我们绝不会看到一个放在水平地面上的物体，靠降低温度就可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是( )A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能转化成内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案 C解析内能可以向机械能转化，但必须通过做功来实现．一、选择题1．(多选)下列哪个过程具有方向性( )A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀答案ABCD解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，它们都具有方向性．2．以下说法正确的是( )A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B．空调等设备就是利用了热传递的方向性C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D．热量能自发地传递的条件是必须存在温度差答案 D解析热传递具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错；空调等设备可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错．3．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．将地球上所有海水的温度降低0.2℃，以放出大量的内能供人类使用B．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息的做无规则运动C．打开一高压密闭容器，气体自发溢出后又自发回去，恢复原状D．热传递具有方向性答案 D解析自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、C错误；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，B错误．4．汽车关闭发动机后，沿斜面匀速下滑的过程中( )A．汽车的机械能守恒B．汽车的动能和势能相互转化C．汽车的机械能转化成内能，汽车的总能量减少D．汽车的机械能转化为内能，汽车的总能量守恒答案 C解析汽车能匀速下滑，一定受阻力作用，克服阻力做功，机械能转化为内能，一部分内能散发出去，汽车的总能量减少．5．(多选)下列过程中，可能实现的是( )A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来答案BC二、非选择题6．下列所述过程是可逆的，还是不可逆的？(1)汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，使气体自由膨胀时．(2)上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时．(3)在一绝热容器内，不同温度的氦气进行混合．(4)在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它的温度升高．(5)一导热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，可保持温度不变．(6)在一绝热容器内，不同温度的同种液体进行混合．答案见解析解析(1)发生自由膨胀，则是不可逆过程．(2)有摩擦发生，也是不可逆过程．(3)有一定温度差的热传递是不可逆过程．(4)这是由功变为热，是不可逆过程．(5)此过程中既有“功变热”又有“热传递”，是不可逆过程．(6)有一定温度差的热传递是不可逆过程．。

高中物理选修3-3《热力学第二定律》教学设计精品

高中物理选修3-3《热力学第二定律》教学设计【教学目标】一、知识和技能1、能判断涉及热现象的宏观过程是具有方向性的；2、知道并理解热力学第二定律的两种经典表述；3、形成关于宏观热现象都具有不可逆性的概念；4、认识到热力学第一定律与热力学第二定律具有同样重要的意义。

二、过程和方法分析各种热学现象的过程，归纳出现象背后的普遍规律──热力学第二定律。

三、情感、态度和价值观1、体会科学发现的曲折性和必然性；2、体会热力学第二定律对于人类实践的指导意义。

【教学重点和难点】重点：热力学第二定律内容的理解。

难点：热力学第二定律的两种表述的理解。

一、引入新课师：我们刚刚学过了热力学第一定律，即能量的转化与守恒定律。

既然能量的总量是不变的，但为什么还说有能源危机，还要提倡节约能源呢？曾经有这样一个设想（展示幻灯片），试图来解决我们的能源危机。

问：地球上有大量的海水，它的总质量约为1．4×1018t，如果这些海水的温度降低0．1oC，将要放出多少焦耳的热量？海水的比热容为C=4．2×103J/（kg·℃）师：请大家计算一下，上述过程将释放多少能量？生：放出5．8×1023J的热量。

师：这相当于1800万个大亚湾核电站一年的发电量。

（秦山核电站装机容量为30万千瓦、大亚湾核电站装机容量为百万千瓦）（幻灯片）师：请大家相互讨论一下，该方案可行吗？……（学生分组讨论）生1：这个方案可行，因为不违背能量守恒定律。

生2：这个方案不可行，若可行的话，科学家早就将这一想法付诸实践了。

生3：不同意2的说法。

并不是我们能想到的就一定能实现的。

……二、提出热力学第二定律师：那么这一想法实现的困难是技术上的障碍呢？还是理论上根本不可能？是否还存在一些除了能量的转化与守恒定律之外的一些我们还必须遵循的客观规律呢？现在让我们一起来学习本章第五节：热力学第二定律。

师：我们先从分析一组物理现象开始。

请看下面的一些视频：①空气和二氧化氮气体的扩散；②烧红的铁棒浸入水中冷却；③向密闭的广口瓶中充气，将瓶塞充开；④在草坪上滚动的足球最终停下来；⑤一玻璃杯从桌子边缘摔在地面上破碎。

教科版高中物理选修3-3《宏观过程的方向性》学案

4.3《宏观过程的方向性》学案
学习目标：
了解自然界中热传导的方向性及实例．
阅读指导：
1．自然过程的方向性
(1)热传递的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会______地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能________将热量传给高温物体．
(2)扩散现象的方向性：两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体．气体的自由膨胀也是一种扩散现象，同样具有________．
(3)机械能与内能转化的________．
(4)其他过程的方向性：如燃烧过程、爆炸过程等都具有方向性．
2．不可逆过程：某过程只沿__________发生，而________在没有外界影响(或不产生其他影响)的情况下沿_______方向发生．这些过程我们称之为不可逆过程．课外拓展：
思考并列举生活中宏观过程的方向性的体现的实际例子。

学后反思：
1/ 1。

高中物理3-3教案 (9)

普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]第八章气体第4节气体热现象的微观意义朱德红新汶中学一、教学目标1、知识与技能：1、能用气体分子动理论解释气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系。

2、能用气体分子动理论解释三个气体实验定律。

2、过程与方法通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培养学生的微观想像能力和逻辑推理能力，并渗透“统计物理”的思维方法。

3、情感态度价值观：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法。

二、重点、难点分析1、用气体分子动理论来解释气体实验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容。

2、气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它需要学生对微观粒子复杂的运动状态有丰富的想像力。

三、教具计算机控制的大屏幕显示仪；四、主要教学过程（一）引入新课从微观的角度看，物体的热现象是由大量分子的热运动所决定的。

尽管个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动情况会遵从一定的统计规律，生活中的事例也有类似的特点。

(二)体验统计规律1、阅读教材，知道个别事物的出现具有偶然的因素，但大量事物出现的机会，却遵从一定的统计规律。

（三）气体分子运动的特点1、阅读教材：你能找到气体分子运动有哪些特点？同学之间相互交流，然后总结。

2、点拨：气体分子运动特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间。

（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞。

气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的，这就是杂乱无章的气体分子热运动。

（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。