2.1 温度和温标 教案-（2019）新人教版高中物理选择性必修第三册.docx

1、2.1 温度和温标教材分析在初中温度是用来表示物体冷热程度的一个物理量，在我国通常使用摄氏温标来标志。本节课将温度的概念深化，温度是热平衡的标志。并由此引出测温物质以及温标等概念。本节课将更加有助于学生立即温度的含义，和对物理生活的认识，激发对生活的感悟。教学目标与核心素养物理观念理解状态参量、平衡态温度、热力学温度的概念，理解热力学温度与摄氏温度的区别和联系。科学思维对比分析平衡态与热平衡之间的关系，知道温度它们是共同的热学性质。科学探究：利用玻璃瓶模拟伽利略的温度计，知道温度计的普遍原理。科学态度与责任温度的使用，再次体现了知识转化为生产力为社会服务的生动例子，激发学生学习物理的兴趣。教学

2、重难点教学重点：热力学温度和摄氏温度的关系。教学难点：热平衡与温度的关系。教学准备多媒体课件、玻璃瓶，胶塞、酒精灯、水槽、细管等。教学过程物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着相互作用力。这些因素决定了分子的三种不同的聚集状态气体、固体和液体。物质材料：石器时代、青铜器时代、铁器时代和电子信息。一、新课引入假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成A、B两部分，它们的压强分别为pA、PB，温度分别为TA、TB。打开挡板K后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态?提出问题：状态稳定后，它们的压强、温度和开始的时候比是变大了还是变小了

3、?二、新课教学（一）状态参量与平衡态问题提问：什么是系统，什么是外界？1.在物理学中所研究的对象，称为系统。2.系统之外与系统发生相互作用的其他物体，统称为外界。例如，用酒精灯加热容器中的气体，把气体作为研究对象，它就是一个热力学系统，而容器和酒精灯就是外界。热力学研究的对象是由大量分子组成的系统，我们称之为热力学系统。3.状态参量：表示系统某种性质的物理量描述对象状态参量参量类型质点的运动状态位置和速度v运动学参量系统的空间范围体积V几何参量系统间或内部力的作用压强P力学参量确定系统冷热程度温度T热学参量例如：某钢瓶容积为100L，其内煤气在温度为20oC时的气压为5atm。那在我们使用的过

4、程中是什么量在变化了呢？钢瓶内气体的压强在减少，温度在降低，一直在变化，体积是不变的。这就是状态参数变化的过程。所以现实中我们不可能研究每一个分子的运动状态，因为他们太多啦，所以咱一般研究的是一个系统的宏观参数。4.平衡态比如这个气体系统，其中各个部分的参数是不同的，就好像一个房间里有的地方分子密集一些，压强大一些，有的地方稀疏一些压强小，而且会随着时间发生变化。但如果排除外界影响，并且性质足够长的时间，由于气体分子的无规则运动和彼此撞击，最终各部分的状态参数会趋于一致，也就是各部分的压强，分子数，冷热程度等参数都均匀，且不再随着时间发生变化。就可以说这个气体系统处于平衡态。即对于一个封闭系统

5、，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）的状态 。就叫做平衡态。在中学阶段，我们主要处理平衡态的问题。（二）热平衡与温度1.热平衡掏出两个状态参量不同的系统，通过导热材料相互接触。那他俩就会相互影响进行热交换，相应的状态参数也会改变，但一段时间后就都不再变化啦，于是我们就说这两个系统达到热平衡。2.热平衡定律此时你如果把他俩分开，只要他们没受到外界影响，那让他俩再次接触时，还处于热平衡状态。科学家在这个基础上还发现了普遍规律，如果A系统与B系统热平衡，B与C热平衡，那么A与C一定也热平衡。即如果两个系统与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。

6、这个结论称为热平衡定律，也叫热力学第零定律。3.温度既然两个系统，处于热平衡，那肯定有某种共同的热学性质，它就是温度。问题：为什么温度计为啥能测量温度？因为水和温度计这俩系统进行热交换，达到热平衡位置，此时温度计中液体的温度和热水的温度应该相同，用数字标出来，就测量出热水的温度了。4.平衡态与热平衡的比较平衡态热平衡区别研究对象一个系统两个接触的系统判断依据系统不受外界影响，状态参量不变两个系统温度相同联系处于热平衡的两个系统都处于平衡态（三）温度计与温标1.测温物质气体测温古时候人们测量温度主要靠体感，后来，伽利略老先生经过长期研究，发明了世界上第一只空气温度计。观察一下，玻璃管中装着带颜色

7、的水上端是个空心的圆球，下端开口插入盛水的容器中。当环境温度升高时，圆筒内气体体积膨胀，时管中液面下降。反过来，环境温度降低，圆球内气体体积收缩管中液面上升。只要在管子上事先标定温度，就可以测量环境温度啦。液体测温主要是酒精温度计和水银温度计。注意，酒精的沸点只有78，酒精温度计不能测量沸水的温度。也正因为如此，人们用水银代替酒精，因为它的沸点高达357，测量的范围更大。它们的原理初中也学过了。总的来说温度计是利用测温物质的热胀冷缩的特性制成的。问题：温度计在生活中应用广泛。那温度是如何定量定标的？它的标准是什么？2.确定温度零点和分度值如果要确定一套温标，咱就需要规定出它的零点和分度标准，拿

8、常用的摄氏温度为例。是将标准大气压下的冰水混合物的温度或者说冰的熔点规定为0，而沸水的温度规定为100，然后把0100之间，平均分成100份，每一份都是1，这就是现在使用的摄氏温标。3.温标摄氏温标（摄氏温度）：单位用来表示华氏温标（华氏温度）：单位用F来表示热力学温标（热力学温度）：单位用K来表示平时用的摄氏温度t，和热力学温标T之间满足关系：T=t+273.15K热力学温标的确定没有依赖具体的测温物质，而是根据理想气体定律和热力学定律得出的，所以这里绝对要比摄氏温标更有科学意义，那在科研中大多用的就是热力学温度。课堂练习例1：天气预报地目的最高气温是27，它是多少开尔文?进行低温物理的研究

9、时热力学温度是2.5K，它是多少摄氏度?解析：（1）已知t=27带入，T = t + 273.15得T=27+273.15=300.15K （2） 已知T=2.5K带入，T = t + 273.15得t= -270.65oC例2：关于热力学温度，下列说法中正确的是（ ） A. -33=240.15K B. 温度变化了1，也就是温度变化1KC. 摄氏温度与热力学温度都可以取负值 D. 温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273K+t解析：AB正确，热力学温度不可以取负值。例3：图甲表示某金属丝的电阻 R 随摄氏温度 t 变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做温

10、度探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的电阻温度计。请判断：如果电池的电动势和内电阻都是不变的，电流表上代表 t1、t2 的两点，哪个应该标在电流比较大的刻度上？解析：根据焦耳定律和闭合电路欧姆定律 可知：电流通过导体电阻发热，电阻温度升高，电阻阻值增大，电流变小，故 t1 应标在电流较大的刻度上。板书设计2.1 温度和温标一、状态参量与平衡态1.在物理学中所研究的对象，称为系统。2.系统之外与系统发生相互作用的其他物体，统称为外界。3.状态参量表示系统某种性质的物理量 体积V、压强P、温度T 4.平衡态对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达

11、到稳定（不随时间变化）的状态。二、热平衡与温度1.热平衡如果两个系统相互接触而传热 ，它们的状态参量将会互相影响而分别改变，但经过一段时间后，状态参量不再变化，我们就说两个系统达到了热平衡。2.热平衡定律如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡。3.共同的热学性质 达到热平衡的系统具有相同的温度三、温度计与温标开氏温度T与摄氏温度t的关系是T=t+ 273.15K教学反思本课内容更加适合提问式授课，一个知识就可以作为一个问题来提问学生。估计这样的效果会更好。本课学生难以理解的是开氏温度和摄氏温度之间转化关系。关系式是非常简单的，但是到做题的时候就不懂，主要还是不理解为什么要这样转化，所以上课时一定要讲清楚开氏温度的应用，以及和摄氏、华氏温度的区别等。9