高中物理第十一章机械振动2简谐运动的描述名师导航学案选修3-4教案[合集五篇]

第一篇：高中物理第十一章机械振动2简谐运动的描述名师导航学案选修3-4教案

2.简谐运动的描述

名师导航

知识梳理

1.简谐运动的描述

（1）振幅是振动物体离开平衡位置的____________，它描述了物体振动的____________，是振动系统____________大小的象征，____________越大，系统的____________越大.（2）简谐运动的频率（或周期）由____________所决定，与振幅____________，因此又称为振动系统的____________________.（3）物理学中，不同的____________描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态.2.简谐运动的表达式为___________________.知识导学

学习本节前，先对上节内容的重难点复习巩固，通过简谐运动的定义来认识简谐运动的周期性.同学们可以设计一个简谐运动实验，通过观察实验，获得有关振幅的基本知识，再结合上节内容加深对振幅的理解.学习简谐运动的表达式时，先观察简谐运动的图象，结合有关数学知识来理解简谐运动的表达式.我们学习本节时，要有实事求是的科学态度，要知道不同性质的运动包含着各自不同的特殊矛盾.疑难突破

简谐运动的对称性

剖析：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的A、B两个位置时的一些物理量具有对称性：

（1）相对于平衡位置的位移大小相等，方向相反；（2）速度大小相等，方向可以相同可以不同；（3）加速度、回复力大小相等，方向相反；

（4）从位置A点直接到达平衡位置O点的时间与从平衡位置O点直接到达B点相等.典题精讲

【例1】如图11-2-1所示，是一个质点的振动图象，根据图象回答下列各问题：

图11-2-1（1）振动的振幅；（2）振动的频率；

（3）在t=0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s时质点的振动方向；（4）质点速度首次具有负方向最大值的时刻和位置；

（5）质点运动的加速度首次具有负方向最大值的时刻和位置；（6）在0.6 s和0.8 s这段时间内质点的运动情况.思路解析：（1）振幅为最大位移的绝对值，从图象可知振幅A=5 cm.（2）从图象可知周期T=0.8 s，则振动的频率： f=11=Hz=1.25 Hz.T0.81（3）由各时刻的位移变化过程可判断：t=0.1 s、0.7 s时，质点的振动方向向上；t=0.3 s，0.5 s时，质点的振动方向向下.（4）质点在0.4 s通过平衡位置时，首次具有负方向的速度最大值.（5）质点在0.2 s处于正向最大位移处时，首次具有加速度负方向的最大值.（6）在0.6 s至0.8 s这段时间内，从图象上可以看出，质点沿负方向的位移不断减小，说明质点正沿着正方向由负向最大位移处向着平衡位置运动，所以质点做加速运动.绿色通道：解决这类问题，首先从图象着手，从图象中读出振幅、周期，根据波形判断质点的振动方向.变式训练1：一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图11-2-2所示，由图可知（）

图11-2-2 A.质点振动频率是4 Hz B.t=2 s时，质点的加速度最大 C.质点的振幅为2 cm D.t=3 s时，质点所受合外力最大 答案：BC 变式训练2：如图11-2-3所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，以某时刻作为计时0点（t=0），经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，那么如图11-2-3所示四个运动图象中正确反映运动情况的图象是（）

图11-2-3 答案：A 【例2】图11-2-4（a）是演示简谐运动图象的装置，当盛沙漏斗下面的薄木板N被匀速地拉出时，摆动着的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系，板上的直线OO1代表时间轴.图11-2-4（b）是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线，若板N1和板N2的速度v1和v2的关系为v2=2v1，则板N1、N2上曲线所代表的振动的周期T1和T2的关系为（）

图11-2-4 A.T2=T1 B.T2=2T1 C.T2=4T1 D.T2=T1/4 思路解析：设ON1=ON2=s，则由图示知

ss=T1，=2T2，v1v22 又知v2=2v1，得：T1=4T2.答案：D 绿色通道：解决此类问题要明白周期的定义，能在图中找出一个完整的周期，根据T=s/v可求得结果.变式训练：如图11-2-5（a）所示简谐运动，它的振动图象如图11-2-5（b）所示，设向右为正方向，则

图11-2-5（1）OB= _________cm；

（2）第0.2 s末质点的速度方向是_________________，加速度大小为_____________；（3）第0.7 s时，质点位置在____________点与____________点之间；（4）质点从O运动到B再运动到A所需要的时间t=____________s；（5）4 s内完成____________次全振动.答案：（1）5（2）负方向运动 零（3）O B（4）0.6（5）5 问题探究

问题1：一弹簧振子做简谐振动，周期为T，根据Δt＝（t2-t1）与T之间的关系，探究t1与t2时刻分别对应的振子运动的位移、速度、加速度以及弹簧长度之间的关系.导思：该问题是考查简谐运动的周期性及振子位移、加速度变化特点.关键是对周期性的正确、全面的理解，注意t1、t2两时刻的时间间隔为特殊值时，质点振动情况的比较，可总结如下：

（1）t2-t1=nT，则两时刻振动物体在同一位置，运动情况完全相同.（2）t2-t1=nT+T/2，则两时刻物体的各物理量（x、F、a、v等）均大小相等、方向相反.（3）t2-t1=nT+T/4或t2-t1=nT+3T/4，则若t1时刻物体在平衡位置，t2时刻物体到达最大位移处；若t1时刻物体在最大位移，t2时刻物体到达平衡位置处.探究：在同一个全振动过程中，选取质点先后经过平衡位置同侧的同一位置的两个时刻t1与t2加以分析，当该两时刻t1与t2间隔时间小于T/2时，对应于两时刻质点的运动速度大小相等，方向相反（其中，一时刻为向远离平衡位置的方向振动，另一时刻为向靠近平衡位置的方向振动），当该两时刻t1与t2间隔时间相差一个周期时，则对应于两时刻质点的振动情况完全相同，因此加速度也应相等；当该两时刻t1与t2间隔相差半个周期时，由于对应于两时刻质点位于平衡位置两侧，弹簧形变量相同（其中，一时刻是压缩弹簧，另一时刻是拉伸弹簧），但弹簧长度不相等.问题2：怎样确定相位和初相？

导思：理解相位和初相问题，我们应该联想到数学知识中的正弦函数，明确正弦函数的物理意义，运用数学的思想解决物理问题.探究：在简谐运动的角频率（ω）及振幅（A）确定之后，任一时刻振子偏离平衡位置的位移（大小和方向）就完全由振动表达式中的（ωt+φ0）决定.（ωt+φ0）称为简谐运动 的相位或相，相是在ω和A已知的前提下，决定振动物体任一时刻运动状态的物理量.T=0时的相位φ0称为初相.4

第二篇：高中物理第十一章机械振动2简谐运动的描述互动课堂学案选修3-4教案

2．简谐运动的描述

互动课堂

疏导引导

1.理解振幅、周期和频率的物理意义

（1）定义：振幅是振子离开平衡位置的最大距离，单位：m；周期是振动物体完成一次全振动所需要的时间，单位：s；频率是单位时间完成全振动的次数，单位：Hz.（2）作用：振幅是描述振动强弱的物理量；周期和频率是描述振动快慢的物理量，与振幅无关.（3）振幅、周期和频率是描述振动或其他周期性运动的特征量.2.振动的振幅与振动的位移

（1）振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离；位移是物体相对于平衡位置的位置变化.（2）振幅是表示振动强弱的物理量，在同一简谐运动中振幅是不变的，但位移却时刻变化.（3）振幅是标量，位移是矢量.（4）振幅在数值上等于最大位移的绝对值.3.振幅与路程的关系

（1）振动物体在一个周期内的路程一定为四个振幅.（2）振动物体在半个周期内的路程一定为两个振幅.1T内的路程可能等于一个振幅，可能大于一个振幅，还可能小于一个振411幅.只有当T的初时刻，振动物体在平衡位置或最大位移处，T内的路程才等于一个振44（3）振动物体在幅.计算路程的方法是：先判断所求的时间内有几个周期,再依据上述规律求路程.4.简谐运动的对称性和周期性

做简谐运动的物体，运动过程中各物理量关于平衡位置对称.以水平弹簧振子为例，振子通过关于平衡位置对称的两点，加速度、速度大小相等，动能相等，势能相等.对称性还表现在过程量的相等上，如从某点到达最大位移位置和从最大位移位置再回到该点所需要的时间相等.简谐运动是一种周而复始的周期性的运动，按其周期性可做如下判断：（1）若t1-t2=nT,则t1、t2两时刻振动物体在同一位置，运动情况相同；（2）若t2-t1=nT+向相反.（3）若t2-t1=nT+1T,则t1、t2两时刻，描述运动的物理量（x、F、a、v）均大小相等，方213T或t2-t1=nT+T，则当t1时刻物体到达最大位移处时，t2时刻物体44到达平衡位置；当t1时刻物体在平衡位置时，t2时刻到达最大位移处；若t1时刻物体在其他位置，t2时刻物体到达何处就要视具体情况而定.5.简谐运动的表达式

做简谐运动的物体位移x随时间t变化的表达式： x=Asin(ωt+φ).说明：（1）式中x表示振动质点相对平衡位置的位移.（2）式中A表示简谐运动的振幅.（3）式中ω叫做简谐运动的圆频率，它也表示简谐运动的快慢，与周期T及频率f的关系 是：ω=2=2πf T2t+φ)或x=Asin(2πft+φ)T 所以表达式也可写成：x=Asin(因此，已知x随t变化的表达式可直接找出简谐运动的周期或频率.（4）式中φ表示t=0时简谐运动质点所处的状态，称为初相位，或初相；（ωt+φ）代表了做简谐运动的质点在t时刻处在一个运动周期中的哪个状态，所以代表简谐运动的相位.（5）相位差：即某一时刻的相位之差.两个具有相同圆频率（ω）的简谐运动，设其初相分别为φ1和φ2，当φ2＞φ1时，其相位差Δφ=（ωt+φ2）-(ωt+φ1)=φ2-φ

1此时我们常说2的相位比1超前Δφ，或者说1的相位比2的相位落后Δφ.活学巧用

1.如图11-2-1所示，弹簧振子在AA′间做简谐运动，测得AA′相距8 cm，从第1次通过平衡位置开始计时，第15次通过平衡位置时停止计时，共用了14 s，则

图11-2-1（1）振幅为__________；（2）周期为__________；

（3）振子完成4次全振动所经过的总路程为__________.思路解析：（1）振幅是离开平衡位置的最大距离.由题意可知振幅A=4 cm.(2)振子每连续两次通过平衡位置的时间为一个周期，故周期T=2 s.(3)振子完成一次全振动的路程为4A，4次全振动路程为s=16A=64 cm.答案：（1）4 cm(2)2 s(3)64 cm 2.一质点做简谐运动，振幅是4 cm、频率是2.5 Hz，该质点从平衡位置起向正方向运动，经2.5 s质点的位移和路程分别是（选初始运动方向为正方向）（）

A.4 cm,24 cm B.-4 cm,100 cm C.零，100 cm D.4 cm,100 cm 思路解析：周期T=

111 s=0.4 s，t=2.5 s=6T，质点在2.5 s后将到达正的最大

4f2.5位移处，故位移为4 cm;路程为6×4A+A=25A=100 cm.答案：D 3.如图11-2-2所示，弹簧振子在BC间振动.O为平衡位置，BO=CO=5 cm，若振子从B到C的运动时间为1 s，则下列说法正确的是（）

图11-2-2 A.振子从B经O到C完成一次全振动 B.振动周期为1 s，振幅为10 cm C.经过两次全振动，振子通过的路程为20 cm D.从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm

思路解析：振子从B→O→C仅完成了半次全振动，所以周期T=2×1 s=2 s，振幅A=BO=5 cm.振子在一次全振动中通过的路程为4A=20 cm，所以两次全振动中通过的路程为40 cm，3 s 的时间为1.5T，所以振子通过的路程为30 cm.故正确选项为D.答案：D 4.一弹簧振子做简谐运动，周期为T，下列说法正确的是（）

A.若t时刻和（t+Δt）时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则Δt一定等于T的整数倍

B.若t时刻和（t+Δt）时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则Δt一定等于数倍

C.若Δt=T，则在t时刻和（t+Δt）时刻振子运动的加速度一定相等 D.若Δt=

T的整2T，则在t时刻和（t+Δt）时刻弹簧的长度一定相等 2

图11-2-3

思路解析：对选项A，只能说明这两个时刻振子处于同一位置，设为P，如图11-2-3所示，并未说明这两个时刻振子的运动方向是否相同，Δt可以是振子由P向B再回到P的时间，故认为Δt一定等于T的整数倍是错误的.对选项B，振子两次到P位置时速度大小相等、方向相反，但并不能肯定Δt等于

T的整数倍，选项B也是错误的.在相隔一个周期T的两2个时刻，振子只能位于同一位置，其位移相同，合外力相同，加速度必须相等，选项C是正确的.相隔T的两个时刻，振子的位移大小相等、方向相反，其位置可位于与P相对称的P′2处，在P处弹簧处于伸长状态，在P′处弹簧处于压缩状态，弹簧长度并不相等，选项D是错误的.答案：C 3

第三篇：高中物理.《简谐运动的图像和公式》教案教科版选修解析

《简谐运动的图像》



一、教学三维目标 

（一）知识与技能



1、知道振动图像的物理含义。



2、知道简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线。

3、能根据图象知道振动的振幅、周期和频率。

（二）过程与方法



1、学会用图象法、列表法表示简谐运动位移随时间变化规律，提高运用工具解决物理问题的能力。



2、分析简谐运动图像所表示的位移，速度、加速度和回复力等物理量大小及方向变化的规律，培养抽象思维能力。

（三）情感态度与价值观



1、描绘简谐运动的图像，培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度。

2、从图像了解简谐运动的规律，培养学生分析问题的能力，以及审美能力（逐步认识客观存在着简洁美、对称美等）。

二、重点、难点、疑点及解决办法 

1、重点

（1）简谐运动图像的物理意义。（2）简谐运动图像的特点。

2、难点

（1）用描点法画出简谐运动的图像。（2）振动图像和振动轨迹的区别。

（3）由简谐运动图像比较各时刻的位移、速度、加速度和回复力的大小及方向。

3、疑点

能用正弦（或余弦）图像判定一个物体的振动是否是简谐运动。

4、解决办法

（1）通过对颗闪照相的分析，利用表格，通过作图比较，认识简谐运动的特点。（2）复习数学中的正弦（或余弦）图像知识；比较几种典型运动（匀速直线运动，匀加速、匀减速直线运动）的图像与简谐运动图像的区别。



三、课时安排 1课时



四、教具、学具准备

自制幻灯片、幻灯机（或多媒体课件）、音叉（带共鸣箱）（附小槌、灵敏话筒、示波器）。

五、学生活动设计



1、学生观看多媒体课件，观察振子的简谐运动情况及其频闪照片、位移一时间变化表格。



2、学生根据表格画出s-t图



3、学生分组讨论，确定振子在各时刻的位移、速度、回复力和加速度的方向。

六、教学步骤 ［导入新课］

提问



1、在匀速直线运动中，设开始计时的那一时刻位移为零，则运动的位移图像是一条什么线？（是一条过原点的直线）



2、在匀变速直线运动中，设开始计时的那一时刻位移为零，则运动的位移图像是一条什么线？ （根据s＝

at,运动的位移图像是一条过原点的抛物线）

2那么，简谐运动的位移图像是一条什么线？ ［新课教学］

多媒体课件（或幻灯）显示。观察气垫导轨上弹簧振子的振动情况，这是典型的简谐运动。

观察振子从离平衡位置最左侧20mm处向右运动的1/2周期内频闪照片，以及接下来1/2周期内的频门照片，已知频闪的频率为9.0Hz提问，相邻两次闪光的时间间隔t。是多少？

时间t0＝s＝0.11s 提问，频闪照片上记录下来什么？

（照片上记录下来每隔t0振子所在的位置）

取平衡位置的右方为正方向。根据频门照片上的读数，列出位移。随时间；变 化的表格，阅读课本P163的内容。

请同学独立作图，以纵轴表示位移X，横轴表示时间t，根据表格数据在坐标平面上一一描出各个点，并用平滑曲线将各点连接起来，看看究竟是一条什么线？ 简谐运动的位移图像是一条余弦（或正弦）曲线。

一、简谐运动的图像的物理意义

简谐运动的图像表示振子对平衡位置的位移随时间变化的规律，简称x-t图像。注意：不要把简谐运动的图像和振子运动的轨迹混为一谈，简谐运动的图像不是振子运动的轨迹。

例题设水平弹簧振子从平衡位置向正方向运动起开始计时。（1）画出历时一周期的振动图像。（2）在上述图像中标出图。



3、在上述图像中标出振子在上述时刻的速度方向。



4、在上述图像中标出振子在上述时刻的加速度方向。（上述各问可让同学讨论后回答）

（复合幻灯片展示，或多媒体课件展示）

从图像中可以得出的物理量有

①振幅

②振动的周期T

③某时刻振子的位移大小及方向

④某时刻振子的速度方向

⑤某时刻振子的加速度方向

二、简谐运动图像中正弦曲线和余弦曲线

图9-2中（甲）图表示振子从平衡位置向正向最大位移处运动。

（乙）图表示振子从正向最大位移处向平衡位置运动。

等时刻的位移矢量 3



甲

 乙

图9-2



三、振动图像的广泛应用 心电图、脑电图、地震图等。

（四）总结、扩展



1、简谐运动图像表示了做简谐运动质点的位移随时间变化的规律。是一条正弦（或余弦）函数图像，它不是质点运动的轨迹。



2、在简谐运动图像上可以知道振幅、周期的大小，可以判断位移X、速度v，加速度a、回复力F的方向，还可以比较其大小。



3、一切复杂的振动都不是简谐运动，但它们都可以看做是若于个振幅和频率不同的简谐运动的合运动。

演示：用发声的音叉通过示波器显示音叉振动的图像，反过来振动图像又可以判断物体的振动是否是简谐运动。

七、作业与思考 

（一）作业题



1、P167练习三：①②③ 

2、小聚焦本节练习

（二）思考题



1、如图所示的简谐运动中，物体在第1s内通过的路程是（）A、5cm B、10cm

C、15cm

D、20cm

2、做简谐运动的物体的位移—时间曲线如图所示，由图可知，t＝4s时物体的 A、速度为正的最大值，加速度的为零

B、速度为负的最大值，加速度为零

C、速度为零，加速度为正的最大值

D、速度为零，加速度为负的最大值

3、一物体沿x轴做简谐运动，振动图像如图所示，当t＝2s时，振动物体

A、向＋x方向运动，加速度有正的最大值

B、向－x方向运动，加速度有负的最大值

C、向＋x方向运动，速度有最大值

D、向－x方向运动，速度有最大值

4、图9-6为某原点振动图像，从图可知 A、第3秒内质点的位移是－5cm B、第2秒内和第3秒的动量方向相同 C、第2秒内回复力做正功 D、第2秒内的加速度在逐渐增加

（思考题答案：

1、B

2、D

3、D

4、AD）

八、板书设计



三、简谐运动的图像 

一、简谐运动图像的物理意义

简谐运动的图像表示振子对平衡位置的位移随时间变化的规律。从图像中可以了解到哪些物理量？ ①振幅 ②推动的周期T ③某时刻振子的位移大小及方向 ④某时刻振子的速度方向 ⑤某时刻振子的加速度方向



二、简谐运动图像中正弦曲线和余弦曲线的物理含义 

三、振动图像的广泛应用

第四篇：简谐运动的教案示例2

简谐运动的教案示例

（之二）

一、教学目的

1．在物理知识方面的要求：

掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式；了解简谐运动的能量变化规律。

2．引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。

3．结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。

二、教学难点

1．重点是简谐运动的定义；

2．难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。

三、教具

弹簧振子，挂图。

四、主要教学过程

（一）引入新课

提问1：什么是机械振动？

答：物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动。

我们来观察这样一个运动：（第一次演示竖直方向的弹簧振子）提问2：振子做什么运动？

（学生回答时要求注意两点：（1）平衡位置；（2）往复运动。）日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动的组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始。刚才演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动。

提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？

（引导学生要从运动学、动力学和能量的变化进行研究。）

今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。

（二）新课教学

（第二次演示竖直方向的弹簧振子）提问4：大家应明确观察什么？（物体）

（引导同学注意：观察振子的位移、速度、加速度、受力）提问5：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？（振子的位移及受力比较容易观察）

提问6：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？（要引导学生回答出：让振子回到平衡位置的力的方向总是与振子的位移相反，且指向平衡位置）

课堂练习：确定图中小球在各个位置所受的合外力和位移（已知：OB=BC=5cm；OA=OD=10cm，小球与一弹簧连在一起，k=100N／m，O点为弹簧原长）

小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置

提问7：简谐运动是不是匀变速运动？

填表时要注意观察演示，提醒同学们注意：观察v的大小和方向，振子在什么位置v最大？

在什么位置v等于零？v既然是变化的，必须有a。a的变化很难观察，可以从力与运动的关系考虑。完成上述表格。

请同学们在图中标出振子由A到O过程中v和a的方向； 请同学们在图中标出振子由O到D过程中v和a的方向。

小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。

提问8：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。

（第四次演示）

（这次观察的目的是研究能量变化情况，观察时应注意观察振子与弹簧组成的系统）

提问9：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？（外力对系统做功）提问10：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问11：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问12：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？

提问13：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？完成下表：

小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。

（三）总结：

（四）布置作业：

第五篇：高中物理《热力学第二定律》教案2 新人教版选修3-3

六 热力学第二定律

【教学目标】

1、了解热传导过程的方向。

2、了解什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。

3、了解热力学第二定律的两种不同的表述以及这两种表述的物理实质。

4、指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力 【重点、难点分析】

1、热力学第二定律表述的物理实质

2、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 【课时安排】 一课时 【课前准备】

一盆凉水，准备一个酒精灯和一个铁块，铁钳 【教学设计】

引入新课

我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要放出热量。而且热量公式Q = cm△t，这里有一个有趣的问题：地球上有大量的海水,它的总质量约为1.4×10t , 如果这些海水的温度降低0.1C,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热容为C=4.2×10J/(kg·℃)。下面请大家计算一下。

学生计算：Q = 4.2×10×1.4×10×10×0.1 = 5.8×10J 这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。为什么人们不去研究这“新能源”呢？原来，这样做是不可能的，这涉及物理学的一个基本定律，这就是本节要讨论的热力学第二定律。

【板书】 第六节 热力学第二定律

【板书】

一、热传导的方向性

教师实验，点燃酒精灯，用钳夹住事先准备好的铁块，在火焰上灼烧一段时间后，问学生现在用手摸会出现什么现象？下面把灼热的铁块放入冷水中，过一段时间，拿出铁块现在你们敢用手摸吗？通过这个实验说明什么问题？

学生思考，教师给予启发

学生答：热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体 再让学生列举一些这样的例子

例如：雪花落在手上就融化，挨着火炉就温暖等等

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用心 爱心 专心 1 教师反问学生：大家是否想过热量为什么不会自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高。这里所说的“自发地”，指的是没有任何外界的影响或帮助。学生思考讨论一会后，有的同学可能产生疑问：电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气？

展示电冰箱模型给学生请同学做简要的回答，教师进行点拨。

这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功。一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。

学生总结：

热传导的方向性：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。要实现相反过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。

再举实例，说明有些物理过程具有方向性

1、气体的扩散现象

2、书上连通器的小实验（气体向外膨胀）

【板书】

二、机械能和内能转化的方向性

机械能全部转化成内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 【板书】

三、热机：1热机是一种把热（内）能转化成机械能的装置？

学生回忆初中所学过的内燃机的工作过程思考：

1、热机是一种把什么能转化成什么能的装置？

2、热机的效率能否达到100%？

然后由各小组代表回答，教师进行思路点拨

1、热机是一种把内能转化成机械能的装置

2、热机的效率不能达到100% 原因分析：

以内燃机为例，气缸中的气体得到燃烧时产生的热量为Q1，推动活塞做工W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，由能量守恒定律可知：Q1 = W + Q2

我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用 表示 η=W / Q1

实际上热机不能把得到的全部内能转化为机械能，热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免的要由工作物质带走一部分热量Q2，所以有： Q1>W 因此，热机的效率不可能达到100%，汽车上的汽油机械效率只有20%～30%，蒸汽轮机的用心 爱心 专心 2 效率比较高，也只能达到60%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百的转化成机械能，总要有一部分散发到冷凝器中。

【思考题】：

1、根据以上的热机工作图，我们应该采取怎样的措施来提高燃料的利用效率。

2、通过对以上知识的学习你有什么体会？（按客观规律办事，科学实践要有正确的理论指导）

【板书】

四、第二类永动机

什么是第二类永动机呢？

能从单一热源吸收热量，然后全部用来做功，而不引起其他变化的机器，称为第二类永动机。

第二类永动机并不违反能量守恒定律，人们为了制造出第二类永动机作出了各种努力，但同制造第一类永动机一样，都失败了。

为什么第二类永动机不可能制成呢？ 因为机械能和内能的转化过程具有方向性。【板书】

五、热力学第二定律 【板书】热力学第二定律的两种表述

表述一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。(克劳修斯表述)（按照热传递的方向性来表述的）

表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。也可表述为第二类永动机是不可能制成的。（开尔文表述）

（机械能与内能转化具有方向性）

这两种表述是等价的，可以从一种表述导出另一种表述，所以他们都称为热力学第二定律。

热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性。（自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性）

五、结：（学生进行总结）【随堂练习】

1、热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及 现象的宏观过程都具有 性，例如机械能可以 转化为内能，但内能 全部转化成机械能，而不引起

用心 爱心 专心 3 其他变化。

2、热传导的规律为：（）

A、热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体 B、热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体 C、热量总是从内能较多的物体传递给内能较少的物体 D、热量总是从比热容较大的物体传递给比热容较小的物体 思考题：

一种冷暖两用型空调铭牌标注有如下指标：输入功率1KW，制冷能力1.2×10KJ/h，制热能力1.3×10 KJ/h。这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出3J多热量，是指标注错误还是能量不守恒呢？ 4

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