高中物理（人教2019版）大单元学科素养教学设计
单元版本人教版2019年级高二
选择性必修第三册第三章《热力学定
教学
律》单元热力学定律教师Xxx
课题
前两章学习的内是分子动理论和物质三态，本章学习的热力学定律是建立在对热现
象的研究基础上体现热力学本质和规律的物理学原理。热力学第一定律主要总结了能量的
转化和守恒问题;热力学第二定律主要研究与热现象有关的宏观过程的方向性问题。本章
在结构设计方面可以划分为两个单元。第一单元由第1节“功、热和内能的改变”、第2
节“热力学第一定律”和第3节“能量守恒定律〃组成，着重介绍热力学第一定律及其实
验基础，围绕能量守恒定律的建立过程，从科学历史发展的角度理解能量守恒定律丰富的
内涵及其在科学发展上的重要意义。第二单元由第4节“热力学第二定律〃构成，主要从
宏观过程阐释热力学第二定律，说明能量转化的方向性问题，。
本单元内可开发的教学活动与资源:学校实验室活动，学生自主探究、小组活动、网络共
享资源。
本单元教学重点：理解并准确运用热力学第一定律（△!；、Q、W的符号规定及其含义）。
理解热力学第二定律的两种表述及其等价性，了解其实质。
单元
理解能量转移和转化的方向性，认识提高能源利用效率的重要性。
内
能结合理想气体状态方程解决包含功、热量和内能变化的综合问题。
本单元教学难点：热力学第一定律：
AU、Q、W符号规定的掌握和应用：学生易混淆正负号含义（特别是功W,气体膨胀
对外做功是负值，压缩气体做功对气体做正功易错）o
宏观量与微观量的联系：将抽象的△!；、Q、W与微观的分子动能、势能变化联系起来。
复杂物理过程的模分析：分析气体等温膨胀/压缩、绝热膨胀/压缩等过程中功、热、内
能变化的相互关联和计算。
热力学第二定律：方向性和不可逆性的理解：抽象概念（如“不可能”、“方向性”），学生
难以从生活中观察到的大量不可逆现象总结出其物理本质。
炳概念的理解：炳是极其抽象的概念。理解其作为混乱度/无序度的量度，以及炳增原理
是热力学第二定律的核心内之一。这部分对于高中生主要是定性认识，要求理解物理含
义而非精确计算。
两种表述的等价性：理解其逻辑关系需要较强的思辨能力。
与热力学第一定律的区分：能量守恒（热一）和能量品质降低（热二，方向性）的区别。
3.2.1知道热力学第一定律。通过有关史实，了解热力学第一定律和能量守恒定律的发现
新课过程，体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。
标要3.2.2理解能量守恒定律，能用能量守恒的观点解释自然现象。体会能量守恒定律是最基
求本、最普遍的自然规律之一
3.2.3通过自然界中宏观过程的方向性，了解热力学第二定律
一、学生基本情况
单元
知识基础
学情
学生刚学习完本章前面的第二章《气体、固体和液体》中的分子动理论部分
分子热运动（布朗运动）、分子平均动能与温度的关系（这是理解内能变化的基础）。
分子势能与分子间距、物态的关系（理解势能变化有助于理解内能变化）。
理想气体模型、理想气体状态方程（pV/T=常量）。这是应用热力学第一定律解决理想气
体问题的核心工具之一。
数学能力：具备一定的代数运算能力，能够理解和运用能量表达式（如△!；、Q、W）、运
用理想气体状态方程进行相关计算。
物理思维：对守恒思想（如动量守恒、机械能守恒）有一定认识，但尚未在热现象领域深
入应用。具备一定的抽象思维和分析推理能力。
二、学习难点预判