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2019人教版選修（3-3）《熱力學(xué)第二定律的微觀解釋》word教案1 【教學(xué)目標(biāo)】 1.了解有序和無(wú)序，宏觀態(tài)和微觀態(tài)的概念。 2.了解熱力學(xué)第二定律的微觀意義。 3.了解熵的概念，知道熵是反映系統(tǒng)無(wú)序程度的物理量。 4.知道隨著條件的變化，熵是變化的。 【教學(xué)過(guò)程】 一、復(fù)習(xí)回顧 熱力學(xué)第二定律：宏觀的自然過(guò)程都具有方向性。 實(shí)例： 為什么宏觀自然過(guò)程都具有方向性？ 二、講授新課 （一）.有序和無(wú)序 1.有序： 。 2.無(wú)序： 。 3.無(wú)序意味著各處都 。 對(duì)比1 對(duì)比2 4.有序和無(wú)序是 。 （二）.宏觀態(tài)和微觀態(tài) 1.宏觀態(tài)： 。 2.微觀態(tài)： 。3.系統(tǒng)的宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)的多少表現(xiàn)為宏觀態(tài)無(wú)序程度的大小。 如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較 ，就說(shuō)這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較 。 【實(shí)例探究】 一箱子被擋板分成左右兩室，4個(gè)氣體分子都在左室，撤去擋板后氣體將在整個(gè)容器內(nèi)無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。分析擋板撤去后，4個(gè)分子在容器中可能的分布情形。 D A C B 每一種情形出現(xiàn)的概率各是多少？ 【得出結(jié)論】 （三）．熱力學(xué)第二定律的微觀意義： 。 （四）.熵 1．公式： 。 2．公式中每個(gè)物理量的物理意義： Ω ，k 。 3.熵是 的量度。 4.熵增加原理： 。 【鞏固練習(xí)】 1. 下列說(shuō)法正確的是 （ ） A． 熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)序程度較大的宏觀狀態(tài) B． 熵較大的宏觀狀態(tài)就是無(wú)序程度較小的宏觀狀態(tài) C． 熵較大的宏觀狀態(tài)就是出現(xiàn)概率較大的宏觀狀態(tài) D． 任何過(guò)程中，系統(tǒng)的熵一定是增加的 2. 關(guān)于熵增加原理，下列說(shuō)法正確的是 （ ） A． 熵增加原理適用于任何系統(tǒng) B． 熵增加原理只適用于孤立系統(tǒng) C． 熵增加原理適用于一切過(guò)程 D． 熵增加原理只適用于自然過(guò)程 （五）．熵與生活 事例1：紫金山拯救虎鳳蝶行動(dòng)：活動(dòng)本身使熵增加，但最終的目的是為了喚醒人們的環(huán)保意識(shí)，最終不扔，從更大的范圍減緩熵的增加。 升華：以導(dǎo)致熵增加的活動(dòng)達(dá)到減緩熵增加的目的，多美妙的辯證法！ 拓展：何謂武功！止戈為武。修武的最高境界是阻止武力行為。還是辯證法！ 事例2：生命，是一個(gè)奇跡。 生命的進(jìn)化，嬰兒的生長(zhǎng)發(fā)育，總是使自身變得更加有序，即熵是不斷減少的。因?yàn)樯w是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，一方面，新陳代謝使有機(jī)物分解、生命體衰老，物質(zhì)結(jié)構(gòu)從有序變?yōu)闊o(wú)序，熵增加；另一方面生命體從外界攝入食物、水，在體內(nèi)進(jìn)行各種生命物質(zhì)的合成，物質(zhì)結(jié)構(gòu)從無(wú)序變?yōu)橛行?，熵減小；青少年期，總體熵減小，老年期總體熵增加； 如薛定諤所說(shuō)，生命通過(guò)從外界攝取負(fù)熵為生。 醫(yī)學(xué)：研究與臨床試驗(yàn)表明，老年人不斷學(xué)習(xí)新鮮事物可以有效減小老年癡呆癥的發(fā)生幾率，很多知識(shí)分子到八、九十歲依然能保持敏銳的洞察力和強(qiáng)大的思維力。 信息論：信息是負(fù)熵，系統(tǒng)有效的獲取信息就能使自己的組織性更強(qiáng)，效率更高。信息量（bit）的計(jì)算公式與熵的定義式非常相似，它們的單位相同。 在64個(gè)數(shù)中選中一個(gè)數(shù)所需的信息量（回答“是”、“否”的最少次數(shù)）為 而一個(gè)數(shù)所包含的信息量為 熵的定義式為 可見(jiàn)，信息是一種負(fù)熵。 信息的掌握，是信息社會(huì)中成功的關(guān)鍵。 政治、歷史：熵的減少使系統(tǒng)（團(tuán)隊(duì)）生命力旺盛，最開(kāi)放的系統(tǒng)是最有活力的。古羅馬帝國(guó)的皇帝一旦國(guó)內(nèi)發(fā)生政治危機(jī)，其首選政策不是政治改革，而是對(duì)外發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng).雖然對(duì)于全人類(lèi)而言是災(zāi)難，但是對(duì)于羅馬帝國(guó)這個(gè)系統(tǒng)而言往往能化解危機(jī)，因?yàn)橐坏?zhàn)爭(zhēng)勝利，領(lǐng)土、財(cái)富、奴隸、貿(mào)易就會(huì)滾滾而來(lái)，這些都是帝國(guó)的負(fù)熵，是保持帝國(guó)生命力所必須的。 縱觀中國(guó)歷史，漢唐興盛于開(kāi)放，明清衰敗于封閉。封閉必然導(dǎo)致腐敗，因?yàn)榉忾]必然導(dǎo)致形成相對(duì)穩(wěn)固的利益集團(tuán)，任人唯親、物以類(lèi)聚是這類(lèi)腐敗集團(tuán)的最大特征，這樣才能維持集團(tuán)利益的最大化和永恒化，同時(shí)也使集團(tuán)成為一個(gè)日益封閉的系統(tǒng)，集團(tuán)的活力不斷下降，管理和控制國(guó)家的能力極大弱化。 社會(huì)：官員崗位輪換制度、公務(wù)員的考試錄取制度都是為了不斷注入新鮮血液已保持機(jī)體的生命力。 文化：由于閉關(guān)鎖國(guó)，幾乎沒(méi)有與外界的文化、科技、思想的交流，社會(huì)生產(chǎn)力停滯不前，這樣的國(guó)家極易受到外來(lái)強(qiáng)權(quán)的沖擊和先進(jìn)文化的入侵。外來(lái)的強(qiáng)權(quán)早已被我們趕出去，外來(lái)文化的統(tǒng)治力卻相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能消除。