2019人教版高中物理选修第三册《第三章 热力学定律》大单元整体教学设计[2020课标]

2025年1月2010:06:44发布者:gggyyy 26 views 举报
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2019 人教版高中物理选修第三册《第三章 热力学定

律》大单元整体教学设计[2020 课标]

一、内容分析与整合

二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解

三、学情分析

四、大主题或大概念设计

五、大单元目标叙写

六、大单元教学重点

七、大单元教学难点

八、大单元整体教学思路

九、学业评价

十、大单元实施思路及教学结构图

十一、大情境、大任务创设

十二、单元学历案

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十三、学科实践与跨学科学习设计

十四、大单元作业设计

十五、“教-学-评”一致性课时设计

十六、大单元教学反思

一、内容分析与整合

(一)教学内容分析

高中物理选修第三册《第三章 热力学定律》是物理学中非常重要的章节,

它揭示了自然界中能量转换和守恒的基本规律。本章节包含四个主要部分:功、

热和内能的改变,热力学第一定律,能量守恒定律,以及热力学第二定律。这

些内容不仅理论性强,而且与实际生活、现代科技密切相关,是培养学生物理

学科核心素养的重要载体。

功、热和内能的改变

功与内能的关系:通过绝热过程的实验和理论推导,使学生理解功是改变

系统内能的一种方式。焦耳的实验为这一关系提供了坚实的实验基础。

热与内能的关系:热量的传递也是改变系统内能的一种方式。学生需要理

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解热量是在单纯的传热过程中系统内能变化的量度。

内能的概念:内能是系统中所有分子热运动的动能和分子间相互作用势能

的总和。这一概念的理解对于后续热力学定律的学习至关重要。

热力学第一定律

定律的表述:热力学第一定律表明,一个热力学系统的内能变化量等于外

界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。这是能量守恒定律在热力学系统

中的具体表现。

定律的应用:学生需要学会运用热力学第一定律解决实际问题,如计算气

体在膨胀或压缩过程中的内能变化。

能量守恒定律

定律的普遍性:能量守恒定律是自然界的基本规律之一,它表明能量既不

会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一

个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变。

定律的历史发展:通过介绍历史上科学家对能量守恒定律的探索过程,使

学生理解这一定律的确立是人类对自然界认识的重大进步。

热力学第二定律

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定律的表述:热力学第二定律揭示了自然界中宏观过程的方向性。克劳修

斯表述指出热量不能自发地从低温物体传到高温物体;开尔文表述则指出不可

能从单一热库吸收热量使之完全变成功,而不产生其他影响。

熵的概念:熵是描述系统无序程度的物理量。熵增加原理表明,一个孤立

系统的熵值总是不减少的,即系统总是自发地向无序方向发展。

(二)单元内容分析

本单元的内容涵盖了热力学的基本概念、定律以及它们在实际生活中的应

用。这些内容是物理学中理论性和应用性并重的部分,既要求学生具备扎实的

理论基础,又要求学生能够将所学知识应用于解决实际问题。

理论性强

本单元涉及的概念和定律都是物理学中的基本理论,如内能、功、热量、

热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律等。这些概念和定律的理解

需要学生具备 强的 抽象思维 能力和 逻辑 推理能力。

应用 广泛

热力学定律在现代科技中有 着广泛 的应用,如热 制冷机 、空

作原理都与热力学定律密切相关。热力学定律 涉及到 环境 、能 源利

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用等 会热 问题。

与实际生活

本单元的内容与学生的 常生活 密相 如,学生可以通过观 察电冰

作过程 理解热力学第二定律;通过了解 汽车 发动 作原理 认识

热力学第一定律的应用。

(三)单元内容 整合

为了使学生 更好 地理解和 掌握 本单元的内容, 们需要将 个部分进

机整合 。具体 整合思路

以热力学第一定律为核心

热力学第一定律是 连接 功、热和内能改变的 桥梁 。通过 解热力学第一定

律,可以 出内能、功、热量等基本概念,并进一步探 这些概念之间的关系。

结合 能量守恒定律

能量守恒定律是自然界的基本规律之一,它 贯穿 个物理学体系中。在

解热力学定律 ,可以 结合 能量守恒定律 学生对这些定律的理解。

系实际应用

通过介绍热力学定律在实际生活中的应用实 ,如热 制冷机 、空

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备的 作原理,可以使学生 观地理解这些定律的 意义 值。

融入 科学史教

通过介绍历史上科学家对热力学定律的探索过程,可以 发学生的学习

和探 究欲望 同时 培养学生的科学 精神 和人文素养。

二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解

(一)物理观念

观念

通过本单元的学习,学生应理解内能是系统中所有分子热运动的动能和分

子间相互作用势能的总和。这一观念有 于学生从宏观和 层面 认识物

结构 和性

运动与相互作用观念

本单元涉及的热力学过程都是物 运动和相互作用的 结果 如,在绝热

过程中,外界对系统做功导 系统内能增加;在传热过程中,热量从高温物体

传递到低温物体也是物 相互作用的表现。通过这些内容的学习,学生可以加

对运动与相互作用观念的理解。

能量观念

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能量是物理学中的核心概念之一。本单元通过 解功、热和内能的改变以

及热力学定律等内容,使学生 深刻 理解能量的概念、形式、转化和守恒等基本

规律。这些内容的学习有 于学生形成 确的能量观念,为后续学习 打下 坚实

基础。

(二)科学 思维

模型建构

在本单元的学习中,学生需要 建构多 种物理 模型来 理解热力学过程和定律。

如,可以通过 建构 绝热过程的物理 模型来 理解功与内能的关系;通过 建构

模型来 理解热力学第一定律的应用等。这些 模型 建构 过程有 于培

养学生的 模型建构 能力。

科学推理

本单元涉及 个热力学定律的推导和应用过程。这些过程都需要学生运用

科学推理能力 分析和解决问题。 如,在推导热力学第一定律 ,学生需要

运用 逻辑 推理能力 理解和 明这一定律的 确性;在应用热力学定律解决实

际问题 ,学生需要运用 演绎 推理能力 将定律应用于具体 情境 中。

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科学论

科学论 是科学 思维 的重要 成部分。在本单元的学习中,学生需要通过

实验 数据 和理论推导 热力学定律的 确性。 如,在焦耳的实验中,学

生可以通过观 实验现 量实验 数据来 功与内能的关系;在热力学定

律的应用中,学生可以通过分析实际问题和运用定律 解决方 理性。

质疑创新

质疑创新 是科学 思维 的高 级阶段 。在本单元的学习中,学生需要 质疑

有知识和理论,并通过实验和探 究来 猜想 假设 如,学生可

质疑 热力学第二定律的绝对性,并通过 计实验 究某 特殊情况下 热力

学第二定律的 用性;学生 可以 尝试创新 性地运用热力学定律 解决实际问

题或提出 的科学问题。

(三)科学探

问题提出

问题提出是科学探 起点 。在本单元的学习中,学生需要学会从 常生

活和自然现 中提出与热力学相关的问题。 如,学生可以提出 什么电冰

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能够 制冷?”“汽车 发动 作原理是 什么?” 等问题 来引 导自 的学习

和探

证据

证据 是科学探 的重要 节。在本单元的学习中,学生需要通过实验

数据测 量和文 献查阅 等方式 与热力学定律相关的 证据 如,在

焦耳的实验中,学生需要观 实验现 温的变化 集证据 ;在热力

学定律的应用中,学生需要通过 查阅 相关文 数据来 了解实际问题的 背景

条件

交流

交流 是科学探 的重要步 。在本单元的学习中,学生需要运用所

学的热力学定律和原理 实验现 和解决实际问题,并与 学和 老师

交流讨 论。 如,学生可以通过解 焦耳实验的现 象来 功与内能的关系;

通过 交流讨 热力学定律在实际问题中的应用和 局限 性。

反思 评价

反思 评价 是科学探 的总 结阶段 。在本单元的学习中,学生需要对自

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的探 过程和学习成 行反思 评价 如,学生可以 反思 在问题提出、

证据 、解 交流 节的 失和不 评价 在学习过程中的表现和

否符合预期目标 等。

(四)科学 度与 责任

科学本 的认识

通过本单元的学习,学生应 深刻 认识到科学是不 探索和发现的过程。热

力学定律的确立是人类对自然界认识的重大进步之一, 它并不是绝对 理而

是具有相对性和 局限 性的。学生需要学会以科学的 知识和理论并不

断追 理。

科学 · · · 环境 的关系

本单元的内容涉及 个与现代 会和 环境 密切相关的热 问题。 如,

源利 用、 环境 、可持续发展等都是与热力学定律密切相关的实际问题。

通过学习这些内容,学生可以 深入 地理解科学 · · · 环境 之间的关系,

并培养自 责任感 环境意 识。

道德

在科学探 和学习过程中,学生需要 守一定的 道德 如,在实验

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