高二物理库仑定律教案

教案是教师授课的依据,是课堂活动内容、步骤设计的蓝图,是最重要的教学文件,也是教学管理、教学评价、教学改进的重要材料。教案就如同编剧写的剧本、建筑用的图纸,不仅有备忘的作用,而且是重要的资料积累。以下是小编收集整理的《高二物理库仑定律教案》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

第1篇：高二物理库仑定律教案

高二物理焦耳定律教案

2.5焦耳定律

【教学目标】

(一)知识与技能

1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。

2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。

3、知道电功率和热功率的区别和联系。

(二)过程与方法

通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。

(三)情感、态度与价值观

通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步掌握能量守恒定律的普遍性。

【教学重点】

电功、电功率的概念、公式;焦耳定律、电热功率的概念、公式。

【教学难点】

电功率和热功率的区别和联系。

【教学过程】

(一) 复习

1. 串并联电路的性质。 2. 电流表的改装。

(二)进行新课

1、电功和电功率

教师：请同学们思考下列问题

(1)电场力的功的定义式是什么? (2)电流的定义式是什么? 学生：(1)电场力的功的定义式W=qU

(2)电流的定义式I=

q t教师：投影教材图2.5-1(如图所示)

如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作

用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少? 学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。

教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功?

学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt

教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。 电功：

(1)定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. (2)定义式：W=UIT

教师：电功的定义式用语言如何表述?

学生：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。

教师：请同学们说出电功的单位有哪些?

学生：(1)在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J. (2)电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h. 说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J。

教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。

(1)定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。 (2)定义式：P=W=IU t(3)单位：瓦(W)、千瓦(kW)

[说明]电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多;电流做功慢，但做功不一定少。

2、焦耳定律

教师：电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。 .......设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电

流通过此电阻产生的热量Q。

学生：求解产生的热量Q。

解：据欧姆定律加在电阻元件两端的电压U=IR 在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt

由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W等于电热Q。 产生的热量为

Q=I2Rt

教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已经学过了。

学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位。 热功率：

(1)定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。 (2)定义式：P热=

Q

2=IR t(3)单位：瓦(W)

(三)研究电功率与热功率的区别和联系。

学生：分组讨论总结电功率与热功率的区别和联系。 师生共同活动：总结： (1)电功率与热功率的区别

电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。

热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。

(2)电功率与热功率的联系

若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等。即P热=P电 教师指出：

若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即P电>P热。

课堂练习

例一： 一个电动机，线圈电阻是0.4欧，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。求(1)电功率是否等于热功率?(2)这台电动机的机械功率是多少?

解：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的功率P热、转化为机械能的功率P机

。三者之间遵从能量守恒定律，即

P电=P热+P机 由焦耳定律，电动机发热的功率为

P热=I2R 电动机消耗的功率，即电流做功的功率为

P电=IU 因此可得电能转化为机械的功率，即电动机所做机械功的功率

P机=P电-P热=IU - I2R

=5 ×220 -52 ×0.4

=1090w 课堂小结

电功

W=UIt

电功率

P=UI

焦耳热

Q=I2Rt

热功率

P=I2R 纯电阻电路:

电功=电热

电功率=热功率

非纯电阻电路:

电功=电热+其它形式的能量

电功率=热功率=其它形式的功率

第2篇：高二物理库伦定律教案

库仑定律教案

枣庄二中

宋庆华

一、教材分析

库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性的知道，而且还要求定量的了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。

二、学情分析

学生在上一节的学习中掌握了电荷之间存在相互作用力，且同性相斥，异性相吸。掌握了电荷守恒定律，并会简单的运用。在力学的学习中，学会了处理共点力作用下物体的平衡，并会通过偏转角度的变化判断受力的变化，初步掌握了研究多个变量之间关系的常用方法—控制变量法。学生的观察水平不断的提高，能够初步地、独立发现事物的本质及各个主要细节，发现事物的因果关系。具有初步的归纳重点，抓住问题本质的能力。已经初步具备了基本地实验操作和实验观察能力。

三、教学目标

1、知识与技能：

(1)了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。 (2)库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。

2、过程与方法

(1)通过定性实验,培养学生观察、总结的能力，了解库伦扭秤实验。 (2)通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

3、情感态度与价值观

(1)体验探究自然规律的艰辛与喜悦;培养学生热爱科学的，探究物理的兴趣。

(2)培养学生“发现问题，提出假设，并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路。 (3)通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

四、教学重点和难点

教学重点：库仑定律及其理解与应用。 教学难点：库仑定律的实验探究。

教学难点的突破措施：定性实验探究与定量实验视频及理论探究相结合。

五、教学用具

多媒体课件、起电机、验电器,带绝缘柄的金属小球,毛皮，橡胶棒，气球，易拉罐，用金属薄纸包裹的泡沫小球，铁架台。

六、教学过程

引入新课

演示实验：让气球摩擦起电，将气球靠近易拉罐，会发生什么现象? (易拉罐被气球吸引滚动起来了。)既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢? 新课教学：

(一)探究电荷间作用力的决定因素 电荷间相互作用力可能与哪些因素有关? (1) 你认为实验应采取什么方法?

控制变量法。

(2) 你想选取什么形状的带电体?

给出立方体，圆柱体，球形带电体让学生选择。

(3) 这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来?

学生：比较悬线偏角的大小。 (4) 你想选取哪些实验器材?

球形导体，两个自制的带细线的用香烟金属纸包裹的泡沫小球，铁架台，感应起电机，橡胶棒，毛皮，

(5) 实验前先思考：可用什么方法改变带电体的电荷量? (6) 实验探究步骤：

引导学生得出实验的具体步骤 细线吊一个小球A(带电)，另一个带同种电的小球B，A球受力平衡时，细线偏离竖直方向一个角度θ. ①保持距离r一定，研究相互作用力F与距离r的关系. 先让塑料球带电，后给球形导体带电并逐渐增加电量，观察偏角; ②保持电量q一定，研究相互作用力F与电荷量Q的关系. 将球形导体逐渐靠近减小距离，观察偏角。 学生实验、观察记录并得出结论：

先画受力图，如果B对A的力是水平的，则F电=mgtanθ，如果θ越大，则F电越大，这样可以通过θ的变化来判断F电的变化。

定性实验结论：

距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F电越大：

电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F电越大。 实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 播放配套课件

(二)定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：

提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢?

定性实验探究结论：间距增大，作用力减小;电荷量增大，作用力增大。 请同学们想一下，我们以前有没有遇到过类似的物理规律呢? 提示：如果把上面结论中的电荷量换成质量呢?

1、 分析问题：万有引力的变化规律与电荷间的作用力变化规律有很大的相似性，这就使我们联想到，既然在变化规律上具有相似性，那么表达公式也应该是类似的,。下面请同学们根据万有引力定律的公式，大胆地猜想一下电荷间作用力的公式。

2、 提出猜想(类比)：我们这样猜想的公式是否正确呢?要想验证我们的想法，需要进行实验探究，我们仍然用控制变量法进行探究。

3、定量探究三者的关系：

教师提出库仑在探究三者之间的定量关系时遇到的三大困难：

① 带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器;怎样确定带电体间的作用力的数量

关系?

② 没有电量的单位，无法比较电荷的多少;怎样确定电荷量的数量关系?

③ 带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离?

引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：

卡文地许扭称实验——库仑扭称实验，

对称性——等分电荷法，

质点——点电荷

①放大思想：力很小，但力的作用效果(使悬丝扭转)可以比较明显。

②转化思想：力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可得到力的倍数关系。

③均分思想：带电为Q的金属小球与完全相同的不带电金属小球相碰分开，每小球带电Q/2，同理可得Q/

4、Q/

8、Q/16等等电量的倍数关系(电荷在两个相同金属球之间等量分配)。课件演示电荷在相同的两个金属球间的等量分配. ④理想化模型思想：把带电金属小球看作点电荷(理想化模型)利用刻度尺间接测量距离。 点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。它是一个理想化模型，实际上点电荷不存在。 (与“质点”进行比较)

4、引导学生观看库仑扭秤的实验视频与库仑当时的数据，总结规律。 (观看视频)库仑扭称实验， 库伦在艰苦的条件下，联想到万有引力定律和卡文地许扭称实验，利用巧妙的库伦扭秤装置和方法，发现了库伦规律。通过刚才的展示过程让学生了解库仑探究的过程、思路、方法。你能用自己的语言总结出规律吗?

学生：电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系，与电荷电量乘积成正比。 介绍：库仑扭称实验只能定量测出同种电荷间相互作用力，库仑还利用电单摆实验定量测出异种电荷间作用力大小。让学生体会库仑定律的完美。

(三)库仑定律：

1、内容：真空中两个点电荷间的作用力大小与两电荷量的乘积成正比，与电荷间的距离平方成反比;方向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律。 电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。

2、公式：

Q1Q2r2

3、说明：

①k为静电力常量, k=9.0×109N.m2/C2， 其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N，Q：C，r：m。

②库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。 让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。 思考：当r趋向于0时，F趋向于无穷大吗?

③关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向。 Fk④F是Q1与Q2之间的相互作用力，是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大 小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

⑤库仑力(静电力)是性质力，与重力，弹力，摩擦力是并列的。

任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的，所以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。

(四)库仑定律与万有引力定律的比较

例题1：

已知氢核(质子)的质量m2=1.67×10-27 kg，电子的质量m1=9.1×10-31kg，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C，在氢原子内电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力。(课件播放解题过程) 小结：

库仑定律在应用时，可以不代入电性符号，直接代入绝对值，最后判定方向;

计算说明万有引力远远小于库仑力，以后在研究微观带电粒子的相互作用力时,通常可以忽略万有引力。

讨论：比较库仑定律和万有引力定律(相似点与不同点),你会有什么样的感想?如何认识自然规律的多样性与统一性?

(五)静电力的叠加

对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。

例题2：

真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。( 课件播放解题过程) 小结：选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。

七、当堂达标：

1、 关于点电荷的说法，正确的是 (

) A、只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B、体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C、点电荷一定是电量很小的电荷

D、体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷

2、库仑定律公式中静电力常数k的大小为_______________.在国际单位制中k的单位是________.

3、库仑定律的适用范围是 (

) A、真空中两个带电球体间的相互作用 B、真空中任意带电体间的相互作用 C、真空中两个点电荷间的相互作用

D、真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律

4、 两个点电荷相距为r，相互作用力为F，则(

) A、电荷量不变，距离加倍时，作用力变为F/4 B、其中一个点电荷的电荷量和两点电荷之间的距离都减半时，作用力不变

C、每个点电荷的电荷量和两个点电荷间的距离都增加相同的倍数时，作用力不变

D、将其中一个点电荷的电荷量取走一部分给另一个点电荷，两者的距离不变，作用力可能不变

5、真空中有两个点电荷A、B.其带电量qA=2qB，当二者相距0.01m时，相互作用力为1.8×10-2N，则其带电量分别为qA=_____，qB=_____.

6、 真空中有三个同种的点电荷，它们固定在一条直线上，如图所示，它们的电荷量均为4.0×10-12C，求Q2受到静电力的大小和方向。

八、教学反思：

九、教学的资源：

物理选修3-1 物理课程标准

物理教学参考书

物理优秀教案选

十、参考答案：

1、 D

2、 在真空中两个1C的点电荷相距1m时的相互作用力.N·m2/C

23、 CD

4、 ACD

5、

2×108C，1×108C

6、 1.110

11N，方向向右。

第3篇：高二物理电阻定律教案3

第三节 电阻定律(2)

教学目的：进一步深化对电阻概念的认识，掌握电阻率的物理意义。 教学过程： 复习引入：(1)欧姆定律是如何表述的?

(2)不同导体的电阻大小不同，那么，导体电阻的大小是由哪些因素决定的呢?

我们这堂课就来研究这个问题。

讲授新课：

演示实验：在如图所示的电路中，保持BC间的电压不变

① BC间接入同种材料制成的粗细相同，但长度不相同的导线。 现 象：导线越长，电路中电流越小。

计算表明：对同种材料制成的横截面积相同的导线，电阻大小

跟导线的长度成正比。

② BC间接入同种材料制成的长度相同，但粗细不相同的导线。 现 象：导线越粗，电路中的电流越大

计算表明：对同种材料制成的长度相同的导线，电阻大小跟导线的横截面种成反比。 即：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比——这就是电阻定律。

R∝L/S

R=ρL/S„„„„„„(1)

(1)式中的ρ是个比例系数.当我们换用不同材料的导线重做上述实验时会发现:不同材料的ρ值是不相同的,可见, ρ是个与材料本身有关的物理量,它直接反映了材料导电性的好坏,我们把它叫做材料的电阻率. ρ=RS/L„„„„„„(2)

注意: ⑴电阻率ρ的单位由(2)式可知为:欧姆米(Ωm)各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1米,横截面积为1平方米的导体的电阻. 但电阻率并不由R S和L决定. ⑵引导学生阅读P30表格 思考: ①哪些物质电阻率小,哪些物质电阻率大? 纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大. ②电阻率相差悬殊各有什么用途? 电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料.

0③表中说明“几种材料在20C时的电阻率”,这意味着什么? 材料的电阻率跟温度有关系. 各种材料的电阻率都随温度而变化.a,金属的电阻率随温度的升高而增大,用这一特点可制成电阻温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变化很小,故常用来制成标准电阻.c,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种状态的物体叫做超导体. 综上所述可知:电阻率与材料种类和温度有关.(对某种材料而言,只有温度不变时ρ才是定值,故(1)式成立的条件是温度不变) 在温度不变时,导线的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比——这就是电阻定律。 巩固新课：

提出问题1：改变导体的电阻可以通过哪些途径?

回 答：改变电阻可以通过改变导体的长度，改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。最简 单的方法是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。(以P31(5)题为例介绍滑线变阻器的构造及工作原理)

提出问题2:有一个长方体的铜块,边长分别为4米,2米,1米(如图所示),求它的电阻是多大?(铜的

-8电阻率为1.7×10欧米). 通过本例注意: R=ρL/S 中S和L及在长度L中, 导体的粗细应该是均匀的.

提出问题3:一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，加上的电压U是由0逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示，在下图中的四个图线中，肯定不符合实际的是( ACD )

提出问题4：一根粗细均匀的电阻丝，当加2V电压时，通过的电流强度为4A。现把此电阻丝均匀拉长，然后加1V的电压，这时电流强度为0.5A.求此时电阻丝拉长后的长度应原来长度的几倍?(2倍)

-6提出问题5:一立方体金属块,每边长2cm,具有5×10欧的电阻,现在将其拉伸为100米长的均匀导线,求它的电阻? (125欧)

作 业：1.高二物理课本P30(1)～(4) 2.《基础训练》第三节电阻定律

第4篇：高二物理热力学第二定律教案

【教材分析】

本节介绍热力学第二定律，该定律与热力学第一定律是构成热力学知识的理论基础，热力学第一定律对自然过程没有任何限制，只指 出在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，热力学第二定律解决哪些过程可以发生，教学时要注意讲清二者的关系。

对于热力学第二定律，教材先从学生比较熟悉的热传导过程的方向性入手，研究与分子热运动有关的过程的方向性问题，以期引起学生思维的深化，也作为学习热力学第二定律的基础。

教材介绍了热力学第二定律的两种表述：一种是按照热传导过程的方向性表示，另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述，这两种表述都表明：自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，教学时，要注意说明这两种不同表述的内在联系，讲清这两种表述的物理实质。

第二类永动机是指设想中的效率达到100%的热机，由于在自然界中把热转化为功时，不可避免地把一部分热传递给低温的环境，所以第二类永动机不可能制成。

【设计思想】 1. 从实际问题导入，从简单的实验开始，尽可能引导学生联系自己熟悉的，身边的生活现象的实例，在教学内容上使物理贴近学生生活、联系社会实际，体现《标准》倡导的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。

2. 积极创设情景，开展师生、生生间的对话交流，开展小组合作讨论学习，使教学过程能够确立学生在教学活动中的中心地位，让学生从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益，体现以学生为中心的原则。

3.热力学第二定律不象以往的实验定律可以推导和验证，是在大量实验事实的基础上总结出来，内容的表述比较抽象和难以理解，教师要引导学生对关键词的作深刻地理解，要引导学生多运用实例来辅助理解。

4.夯实知识基础，灵活运用技能是三维教学目标中第一要素，本节课除了使用教材中“问题与练习”外，还设计了四道练习题，在教学过程中结合学生的学习状况灵活使用，帮助学生更好理解定律。《课后思考题》有助于学生更深刻地理解定律。

【教学目标】

一、 知识与技能

1.了解热传递过程的方向性。

2.知道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。 3.知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。

二、 过程与方法

1.热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著不同，它是用否定语句表述的。

2.热力学第二定律的表述不只一种，对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，学习本节时注意这一方法。

三、 1. 情感、态度与价值观

通过学习热力学第二定律，可以使学生明白热机的效率不会达到100%，我们只能想办法尽量提高热机的效率，但不能渴求达到100%。

2. 生。

【重点、难点分析】：

重点：热力学第二定律两种常见的表述。

难点：1.热力学第二定律的开尔文表述。

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】： 1课时 【课前准备】：

教师：多媒体课件，一个电冰箱模型，一盆凉水，准备一个酒精灯和一个铁块，铁钳。 学生：课前预习课文，在家观察自家的电冰箱。 【教学设计】：

引入新课：

【问题】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。而自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的，但不违背能量守恒定律的宏观过程并都能发

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 J = 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。

【设计意图】：从实际问题入手，唤起学生对学习的兴趣。从学生已有的热学知识出发引入新的知识，使过渡自然，减少学生对新知识的唐突性。

【板书】 第四节 热力学第二定律

【板书】

一、热传递的方向性

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，问学生现在如果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。 利用课本中“思考与讨论”开展小组讨论并进行对话交流。

教师反问学生：有没有可能发生这样地现象，热量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?

事前我们让大家观察自家的电冰箱，请同学做简要的回答，教师进行点拨。然后，展示电冰箱模型给学生简要讲解(多媒体课件)。

318

323o

3

18

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。

【板书】结论:热力学第二定律的一种表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。这是热力学第二定律的克劳修斯表述。

老师讲解对定律的理解:这里阐述的是热传递的方向性.在这个表述中,“自发”二字指的是:当两个物体接触时,不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响,热量就能从一个物体传向另一个物体.当两个温度不同的物体接触时,这个“自发”的方向是从高温物体指向低温物体的。

教师指出：热力学第二定律的克劳修斯表述实质上就是：热传递过程是不可逆的。 【设计意图】：

1. 联系学生熟悉的，身边的生活现象，使知识的学习贴近学生的生活，使学生感受物理知识就在身边，存在于生活，强化学生的实践意识，使情感成为学习动力。

2. 通过师生的对话交流，在互动中实现思维的碰撞，突出学生的学习过程，体现以学生为中心的原则，从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益。

3. 热力学第二定律的克劳修斯表述中的“自发”是定律表述的关键词，教师要引导学生作深刻理解。 【板书】

二、热力学第二定律的另一种表述(第二类永动机)

前面我们学习了第一类永动机，不能制成的原因是什么?(违背了能量守恒)，什么是第二类永动机呢? 分组合作学习，思考讨论下列问题： 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%? 3.第二类永动机模型 4.机械能和内能转化的方向性

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η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。

师生总结:热力学第二定律的另一种表述: 【板书】不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功,而不产生其他影响。这是热力学第二定律的开尔文表述 (也称第二类永动机)。

教师应该强调定律内容“而不产生其他影响”这个条件，举出“绝热膨胀”的例子加以说明。 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。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。

再举实例，说明有些物理过程具有方向性。

〈学生思考回答，教师引导点拨〉 1.气体的扩散现象。

2.书上连通器的小实验(气体向其中膨胀)。 【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

(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。(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)。

因此,对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述。如图中,盒子中间有一个挡板,左室为真空,右室有气体。撤去挡板后右室的气体自发地向左室扩散,而相反的过程不可能自发地进行。因此，热力学第二定律也可以表述为:气体向真空的自由彭胀是不可逆的。

【注意】 ：不管如何表述，热力学第二定律的实质在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。

【本节小结】:回过头分析引入的例子,学生应用热力学第二定律分析,老师点拨总结。进一步说明第二类永动机不能制成的,违背热力学第二定律。

【设计意图】：

1.热力学第二定律的开尔文表述比较抽象和难以理解，需要学生通过合作学习，在讨论和交流中认识规律，再通过教师的点拨指导才能更好的理解和掌握规律。

2. 热力学第二定律是在大量实验事实的基础上总结出来的，教学过程要引导学生多运用实例来辅助理解。

3. 分析引入的例子，学生应用热力学第二定律分析，师生共同小结本节内容，首尾呼应，学以致用。

第5篇：高二物理法拉第电磁感应定律教案

课题 4.3 法拉第电磁感应定律

第3时

一、 教学目标：

(一)知识与技能

1.知道什么叫感应电动势。

2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、En3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4.知道E=BLvsinθ如何推得。

5.会用En和E=BLvsinθ解决问题。

t

(二)过程与方法

通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。

(三)情感、态度与价值观

1.从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。

2.了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。

二、 教具准备：

。 t

多媒体电脑、投影仪、投影片。

三、 教学过程：

① 复习提问(课堂导入)：

(一)引入新课

在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么?

在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况? 恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么?

在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。

② 出示本堂课教学目标：

1.知道什么叫感应电动势。

2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、En3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4.知道E=BLvsinθ如何推得。

5.会用En和E=BLvsinθ解决问题。

t

③ 重点、难点化解(探求新知、质疑导学、课堂反馈)： 学生活动内容 实验甲中，将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时，大，

tI感大，E感大。 实验乙中，导体棒运动越快，越t大，I感越大，E感越大。

实验丙中，开关断开或闭合，比开关闭合时移动滑动变阻器的滑片时t大，I感大，E感大。

从上面的三个

、感应电动势

老师活动内容

。 t

在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流?有无电动势? 电路断开，肯定无电流，但有电动势。

电动势大，电流一定大吗?电流的大小由电动势和电阻共同决定。 图b中，哪部分相当于a中的电源?螺线管相当于电源。 图b中，哪部分相当于a中电源内阻?线圈自身的电阻。

在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。

2、电磁感应定律 实验我们可以发现，感应电动势跟什么因素有关?现在演示前节课中三个成功实验，用CAI课件展越大，E感越大，示出这三个电路图，同时提出三个问题供学生思考： t即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝。这就是t法拉第电磁感应定律。

(师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式)

设t1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt=t2-t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2-Φ1，磁通量的变化率为，感应电动势t为E，则

E=n t

甲

丙

问题1：在实

乙

验中，电流表指针偏转原因是什么?

问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?

问题3：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?

穿过电路的Φ变化产生E感产生I感.

E由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，

Rr指针偏转越大。

磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。

教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变在国际单位制中，电动势单位是伏(V)，磁通量单位是韦伯(Wb)，时间单位是秒(s)，可以证明式中比例系数k=1，(同学们可以课下自己证明)，则上式可写成

E=

t化量，用公式表示为

。从上面的三个实验，同学们可归纳出什么结论呢? t设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为

E=n

t

问题：当导体的运动方向跟磁感线

3、导线切割磁感线时的感应电动势

导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢?用CAI课件展示如图所示电路，方向有一个夹角θ，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速感应电动势可用上面的公式计算吗? 度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势?

解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为

ΔS=LvΔt

穿过闭合电路磁通量的变化量为

ΔΦ=BΔS=BLvΔt

据法拉第电磁感应定律，得

如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。

解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量

E=

=BLv t问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗?

[强调]在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s)，θ指v与B的夹角。 v2=vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为 E=BLv1=BLvsinθ

讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况?这时应采取什么措施?

学生讨论，发表见解。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。

④ 系统归纳： 感应电动势为E

E=n

 t

4、反电动势

引导学生讨论教材图4.3-3中，电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动?

学生讨论后发表见解。

教师总结点评。电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。

在国际单位制中，电动势单位是伏(V)，磁通量单位是韦伯(Wb)，时间单位是秒(s)，

E=BLv1=BLvsinθ

[强调]在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s)，θ指v与B的夹角。 ⑤ 练习巩固(课堂作业)：

【例1】如图所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ，水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少? 解：由于导轨的夹角为θ，开始运动t秒时，金属棒切割磁感线的有效长度为： L=stanθ=12attanθ 2据运动学公式，这时金属棒切割磁感线的速度为v=at 由题意知B、L、v三者互相垂直，有 E=BLv=B121attanθ·at=Ba2t3tanθ 2212

3Battanθ. 2即金属棒运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是E= 【例2】(2001年上海)如图所示，固定于水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长l的正方形，棒电阻r，其余电阻不计，开始时磁感应强度为B。

(1)若以t=0时起，磁感应强度均匀增加，每秒增加量k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流。

(2)在上述情况中，棒始终保持静止，当t=t1时需加垂直于棒水平外力多大? (3)若从t=0时起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动，可使棒中不产生I感，则磁感应强度应怎样随时间变化?(写出B与t的关系式)

解析：(1)据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势为

E==kl2

t回路中的感应电流为

Ekl2I= rr(2)当t=t1时，B=B0+kt1 金属杆所受的安培力为

kl2kl3F安=BIl=(B0+kt1) l(B0kt1)rr据平衡条件，作用于杆上的水平拉力为

kl3F=F安=(B0+kt1)

r(3)要使棒中不产生感应电流，则通过闭合回路的磁通量不变，即

B0l2=Bl(l+v t)

解得

B=★巩固练习

1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小

(

) A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 答案：C 点评：熟记法拉第电磁感应定律的内容

2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有

(

)

A.磁通量的变化率

B.感应电流的大小 C.消耗的机械功率

D.磁通量的变化量 E.流过导体横截面的电荷量

答案：DE 点评：插到同样位置，磁通量变化量相同，但用时不同

3.恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流

(

)

A.线圈沿自身所在平面运动 B.沿磁场方向运动

C.线圈绕任意一直径做匀速转动 D.线圈绕任意一直径做变速转动

答案：CD 点评：判断磁通量是否变化

4.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示

四、 作业布置：

B0l lvt① 课后作业

1、 学习小组课下做一做教材13页上“说一说”栏目中的小实验，思考并回答该栏目中的问题。

2、 将“问题与练习”中的第

2、

3、

6、7题做在作业本上，思考并完成其他题目。：

② 家庭作业：

课课练

五、

其它资料(除板书设计)：

第6篇：高二物理教案分子热运动 能量守恒-热力学第二定律

热力学第二定律

课时：1 课时

教学要求：

1、以热传导和机械能与内能的相互转化为例，让学生知道宏观热学过程是有方向性的;

2、让学生知道第二类永动机是不可能制成的;

3、让学生初步了解热力学第二定律的两种内容 表述，并能用之去解释一些简单的现象;

教学过程：

一、引入新课：

有趣的问题：地球上有大量海水，它的总质量约为1.4×1018 t，只要这些海水的温度0.1℃，就能放出5.8×1023 J的热量，这相当于1800万个核电站一年的发电量。为什么人们不去研究这种“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。

二、新课讲授：

(一)热传导的方向性：

大家都有这样的经验：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。从未有过这样的现象：热量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者帮助)也许会产生一个疑问：电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能不断地把箱内的热量传给外界的空气?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，电冰箱就不能把箱内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，使箱内的温度逐渐升高。

在这里，我们看到，热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反方向却不能自发地进行。要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而产生其化影响或引起其化变化。

(二)第二类永动机：

一个在水平地面上运动的物体，由于克服磨擦力做功，最后要停下来。在这个过程中，物体的动能转化为内能，使物体和地面的温度升高。但是，人们决不会看到这样的现象：一个放在水平地面上的物体，温度降低，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来!

有人可能提出一种设想：发明一种热机，它可以把物体和地面磨擦所生的热量都吸收过来，对物体做功，将内能全部转化为动能，使物体在地面上重新运动起来，而不引起其他变化。 这是一个非常诱人的设想。这个设想并不违反能量守恒定律，若真能制成这种热机，本节开始时提到的，单从海水中吸取热量来做功，就成为可能了，“能源问题”也就解决了。

热机是一种把内能转化为机械能的装置。以内燃机为例：气缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量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，则有：

= W / Q1实际上，热机不能把它得到的全部内能转化为机械能。以汽车内燃机为例：只有当气缸中工作物质的温度比大气温度高时内燃机才能工作，所以Q2这部分热量是不可避免的。热机工作时，总要向冷凝器散热，总要由工作物质带走一部分热量Q2，所以总有Q1>W。因此，热机的效率不可能达到100%，汽车上的汽油机，效率只有20%∽30%，燃气轮机的效率比较高，也只能达到60%。即使是理想热机，没有磨擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的能量百分之百地转化成机械能，总要有一部分热量散发到冷凝器中。