【高中物理】热力学第二定律课件2022-2023学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

2024 年普通高中新课程新教材优质课评选暨优秀课例汇集活动物理学科个人赛

第 1 页 共 6 页 《气体的等温变化》教学设计

一、课标研究

在《普通高中物理课程标准（2017 版 2020 年修订）》中将选择性必修三分为“固

体、液体和气体”、“热力学定律”、“原子与原子核”和“波粒二象性”四个主

题。在对“固体、液体和气体”主题中关于气体实验定律的内容要求:

1.通过实验，了解气体实验定律；

2.知道理想气体模型；

3.能用分子动理论解释气体压强和气体实验定律。

根据课标要求，本节课的教学中学生需通过实验（演示实验或者学生分组实验）

了解气体的等温变化，学习气体的玻意尔定律并能够用分子动理论和统计观点进行解

释，体会到物理模型的构建在解决真实情境下物理问题中的重要意义。

二、教材研究

在人教版选择性必修第三册第二章第 2 节中，教材以探究性物理实验的方式展

开，在数据处理上采用了同时作“P-V”、“P-1/V”关系图的方式呈现实验数据，根

据图像所表征的物理规律直接总结出 P 与 1/V 成正比、 P 与 V 成反比的实验结论。

在注释部分解释了常量 C 具体与哪些因素有关，并在练习与应用环节进一步提升

难度，将本实验所探究的定量关系与图像信息结合，判断 P-V 图中的两条等温线的温

度高低，进一步锻炼学生的思维能力。

三、设计理念

本节课以气球放飞这一真实情境为背景，有目的地提出系列问题和任务，引导学

生细致观察、主动发现、积极探索、实践体验，深层理解和掌握基础知识，解决实际

问题。为突破教学难点使用气体压强传感器演示气体等温变化实验，让学生通过实践

动手、动脑和自主探究的活动学习物理规律和概念。

具体流程如下：

放飞的氦气球在上升过程中最终爆裂

气体等温变化的演示实验

实验数据处理及误差分析

呈现实验结果回归实验定律

等温线的两种表示及微观解释

定量计算氦气球能达到的高度

四、教学目标

热力学第二定律练习

一、单选题

1. 下列现象可以用热力学第一定律解释的是

A. 两物体接触后,热量自发地从高温物体传递到低温物体

B. 蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能

C. 叶片搅拌绝热容器中的水,引起水温升高

D. 利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象

2. 下列说法正确的是( )

甲 乙

丙 丁

A. 图甲中的酱油蛋是布朗运动的结果

B. 图乙中的水黾可以停在水面,是因为水具有表面张力

C. 图丙中酱油与左边材料不浸润,与右边材料浸润

D. 图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外,违背了热力学第二定律

3. 以下说法中正确的是( )

A. 当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大

B. 已知某物质的摩尔质量为M,密度为𝜌,阿伏加德罗常数为𝑁𝐴,则该种物质的分子体积为𝑉0=𝑀𝜌𝑁𝐴

C. 自然界一切过程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生

D. 液晶既具有液体的流动性,又具有单晶体的光学各向异性的特点

4. 下列关于热力学定律说法正确的是( ) 第2页，共11页 A. 第一类永动机不可制成违背了热力学第一定律

B. 第二类永动机不可制成违背了热力学第二定律

C. 电冰箱的工作原理不违背热力学第二定律,但违背了热力学第一定律

D. 从微观上可以这样理解热力学第二定律,热传导的自然过程总是从有序运动状态向无序状态转化的一个过程

5. 下列说法正确的是( )

A. 液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息的无规则运动

B. 分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,可能先增大后减小

C. 根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体

D. 一定质量的理想气体在等温变化时,其内能可能改变

6. 下列说法正确的是( )

A. 晶体是各向异性的

B. 扩散和布朗运动都是分子的运动

C. 热量不能从低温物体传到高温物体

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高中物理选修3-3知识复习提纲：第十章 热力学定律(人教版)

高中物理选修3-3知识点总结：第十章热力学定律（人教版）

冷热变化是最常见的一种物理现象，本章主要将的就是热力学的有关问题，其中热力学的第一和第二定律是比较重要得，对于能量守恒定律必须要深刻的理解。

考试的要求：

Ⅰ、对所学知识要知道其含义，并能在有关的问题中识别并直接运用，相当于课程标准中的“了解”和“认识”。

Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系，能够解释，在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用，相当于课程标准的“理解”，“应用”。

要求Ⅰ：热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律、热力学第二定律的微观结构等内容。

要求Ⅱ：这一章这项要求考察比较少。知识网络：

内容详解：一、

功、热与内能

●绝热过程：不从外界吸热，也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。

●内能：内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和，用字母U表示。

●热传递：两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，这个过程称之为热传递。

●热传递的方式：热传导、对流热、热辐射。二、

热力学第一定律、第二定律●第一定律表述：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所作的功的和。

表达式uWQ

符号+-W外界对系统做功系统对外界做功Q系统从外界吸热系统向外界放热u系统内能增加系统内能减少●第二定律的表述：一种表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。另一种表述：（开尔文表述）不可能从单一热库吸收热 2

量，将其全部用来转化成功，而不引起其他的影响。

●应用热力学第一定律解题的思路与步骤：

一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。

关联气体（“两团气”）模型处理“两团气”问题的技巧：

(1)分析“两团气”初状态和末状态的压强关系。

(2)分析“两团气”的体积及其变化关系。

(3)分析“两团气”状态参量的变化特点，选取理想气体状态方程或合适的实验定律列方程求解。

【模型演练1】（2023·全国·高考真题）如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连

接的两绝热活塞将汽缸分为f、g、h三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气

体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对f中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后（ ）

A．h中的气体内能增加B．f与g中的气体温度相等

C．f与h中的气体温度相等D．f与h中的气体压强相等

【提炼总结】1.解决热力学第一定律与气体实验定律综合问题的常用思路：

(1)气体的状态变化由理想气体状态方程pV

T＝C或结合图像直接判断分析。

(2)解决此类气体问题时，温度是联系状态方程与热力学第一定律的桥梁，在解题时，应从“温度”这个物理

量寻找突破口。

(3)气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析：

①由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；体积被压缩，外界对气体做功。

②由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小。

③由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热。

④在p－V图像中，图像与横轴所围面积表示气体对外界或外界对气体整个过程中所做的功。

2.关联气体问题

解决由活塞、液柱相联系的两部分气体时，注意找两部分气体的压强、体积等关系，列出关联关系式，再

结合气体实验定律或理想气体状态方程求解。

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．

（2022·全国·高考真题）如图，容积均为

0V

、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为

0p

、温度为

0T

的

环境中；两汽缸的底部通过细管连通，A汽缸的顶部通过开口C与外界相通：汽缸内的两活塞将缸内气体

分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分，其中第II、Ⅲ部分的体积分别为