高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-3精品課件：74《溫度的溫標(biāo)》 (1)

1、新課標(biāo)人教版課件系列高中物理選修選修3-33-37.4溫度的溫標(biāo)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能 1了解系統(tǒng)的狀態(tài)參量以及平衡態(tài)的概念。2掌握熱平衡的概念及熱平衡定律。3掌握溫度與溫標(biāo)的定義以及熱力學(xué)溫度的表示。 （二）過程與方法（二）過程與方法 通過學(xué)習(xí)溫度與溫標(biāo)，體會(huì)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 體會(huì)生活中的熱平衡現(xiàn)象，感應(yīng)熱力學(xué)溫度的應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：熱平衡的定義及熱平衡定律的內(nèi)容。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：有關(guān)熱力學(xué)溫度的計(jì)算。 教學(xué)方法：教學(xué)方法：講練法、舉例法、閱讀法 教學(xué)用具：投影儀、投影片教學(xué)用具：投影儀

2、、投影片第四節(jié)第四節(jié) 溫度和溫標(biāo)溫度和溫標(biāo)一、平衡態(tài)與狀態(tài)參量一、平衡態(tài)與狀態(tài)參量1、系統(tǒng)：物理學(xué)中，把所、系統(tǒng)：物理學(xué)中，把所研究的對(duì)象研究的對(duì)象稱為系統(tǒng)稱為系統(tǒng) 系統(tǒng)以外的周圍物體系統(tǒng)以外的周圍物體稱之為外界或環(huán)境，稱之為外界或環(huán)境，系統(tǒng)與外界之間往往存在相互的作用在物理系統(tǒng)與外界之間往往存在相互的作用在物理學(xué)研究中，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部問題，往往采取學(xué)研究中，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部問題，往往采取“隔離隔離”分析方法，對(duì)系統(tǒng)與外界的相互作用問題，往分析方法，對(duì)系統(tǒng)與外界的相互作用問題，往往采取往采取“整體整體”分析的方法分析的方法2、狀態(tài)參量、狀態(tài)參量 ： 描述物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物描述物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量理

3、量叫做狀態(tài)參量叫做狀態(tài)參量 物理學(xué)中，需要研究系統(tǒng)的各種性質(zhì)，包括物理學(xué)中，需要研究系統(tǒng)的各種性質(zhì)，包括幾何性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁性質(zhì)等幾何性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁性質(zhì)等等為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)。需要用到一些物理量，等為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)。需要用到一些物理量，例如：用例如：用體積體積描述它的幾何性質(zhì)，用描述它的幾何性質(zhì)，用壓強(qiáng)壓強(qiáng)描述力描述力學(xué)性質(zhì)用學(xué)性質(zhì)用溫度溫度描述熱學(xué)性質(zhì)等等描述熱學(xué)性質(zhì)等等 3、平衡態(tài)：、平衡態(tài)：系統(tǒng)所有宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變系統(tǒng)所有宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化時(shí)狀態(tài)化時(shí)狀態(tài)稱之為平衡態(tài)稱之為平衡態(tài) 一個(gè)物理學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況一個(gè)物理學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下

4、，只要經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的下，只要經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到穩(wěn)定 熱學(xué)系統(tǒng)所處的平衡態(tài)往往是一種熱學(xué)系統(tǒng)所處的平衡態(tài)往往是一種動(dòng)態(tài)的動(dòng)態(tài)的平衡平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡性質(zhì)充分說明熱運(yùn)動(dòng)是物，這種動(dòng)態(tài)平衡性質(zhì)充分說明熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。 例例1在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量( ) A每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率 B壓強(qiáng)壓強(qiáng) C體積體積 D溫度溫度 解析：描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)，其參量是宏觀解析：描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)，其參量是

5、宏觀量，每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率是微觀量，不是氣量，每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率是微觀量，不是氣體的宏觀狀態(tài)參量氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度分體的宏觀狀態(tài)參量氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度分別是從力學(xué)、幾何、熱學(xué)三個(gè)角度對(duì)氣體的性質(zhì)別是從力學(xué)、幾何、熱學(xué)三個(gè)角度對(duì)氣體的性質(zhì)進(jìn)行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀態(tài)的三個(gè)狀進(jìn)行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀態(tài)的三個(gè)狀態(tài)參量顯然態(tài)參量顯然B、C、D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 BCD 二、熱平衡與溫度二、熱平衡與溫度 1、熱平衡：兩個(gè)系統(tǒng)之間沒有隔熱材料，它們、熱平衡：兩個(gè)系統(tǒng)之間沒有隔熱材料，它們相互接觸，或者通過導(dǎo)熱性能很好的材料接觸，相互接觸，或者通過導(dǎo)熱性能很好的材料接觸，這兩個(gè)系

6、統(tǒng)的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別改這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別改變最后，兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化，說明變最后，兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化，說明兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個(gè)兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個(gè)“共同性質(zhì)共同性質(zhì)”，此時(shí)我，此時(shí)我們說兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡們說兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡 熱平衡概念也適用于熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來沒有發(fā)生過兩個(gè)原來沒有發(fā)生過作用作用的系統(tǒng)因此可以說，只要兩個(gè)系統(tǒng)在接的系統(tǒng)因此可以說，只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個(gè)，我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)原來是處于熱平衡的系統(tǒng)原來是處于熱平衡的 2、熱平衡定律、熱平衡定律(又叫熱力學(xué)第零定

7、律又叫熱力學(xué)第零定律)： 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這個(gè)結(jié)論稱為熱平衡定律。個(gè)結(jié)論稱為熱平衡定律。3、溫度溫度 兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)“共同共同性質(zhì)性質(zhì)”。我們就把表征這一。我們就把表征這一“共同性質(zhì)共同性質(zhì)”的物理的物理量定義為溫度。量定義為溫度。 宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上，反映分子熱運(yùn)宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上，反映分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，動(dòng)的激烈程度，溫度越高，物體全部分子的平均動(dòng)能溫度越高，物體

8、全部分子的平均動(dòng)能越大越大。溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，對(duì)個(gè)別分。溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，對(duì)個(gè)別分子而言，溫度是沒有意義的。子而言，溫度是沒有意義的。 系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志就是溫度相同，系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志就是溫度相同，若溫度不同即系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，則系統(tǒng)一定存若溫度不同即系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，則系統(tǒng)一定存在著熱交換。在著熱交換。 溫度是溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)的物理量，它的特征就是的物理量，它的特征就是“一切達(dá)到熱一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”這就是常用溫度這就是常用溫度計(jì)能夠

9、用來測(cè)量溫度的基本原理計(jì)能夠用來測(cè)量溫度的基本原理 若溫度計(jì)跟物體若溫度計(jì)跟物體A處于熱平衡，它同時(shí)也跟物處于熱平衡，它同時(shí)也跟物體體B處于熱平衡，根據(jù)熱平衡定律，處于熱平衡，根據(jù)熱平衡定律，A的溫度便與的溫度便與B的溫度相等的溫度相等. 例例2、一金屬棒的一端與、一金屬棒的一端與0冰接觸，另一端與冰接觸，另一端與100水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變問當(dāng)經(jīng)過充分長(zhǎng)水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變問當(dāng)經(jīng)過充分長(zhǎng)時(shí)間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)時(shí)間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)?為什么為什么? 解析：因金屬棒一端與解析：因金屬棒一端與0冰接觸，另一端與冰接觸，另一端與100水接

10、水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變時(shí)，金屬棒兩端溫度始觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變時(shí)，金屬棒兩端溫度始終不相同，雖然金屬棒內(nèi)部溫度分布處于一種從低到高逐漸終不相同，雖然金屬棒內(nèi)部溫度分布處于一種從低到高逐漸升高穩(wěn)定狀態(tài)，但其內(nèi)部總存在著沿一定方向的能量交換，升高穩(wěn)定狀態(tài)，但其內(nèi)部總存在著沿一定方向的能量交換，所以金屬棒所處的狀態(tài)不是平衡態(tài)所以金屬棒所處的狀態(tài)不是平衡態(tài) 答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換換三、溫度計(jì)與溫標(biāo)三、溫度計(jì)與溫標(biāo) 1、溫標(biāo)：、溫標(biāo)：定量描述溫度的方法定量描述溫度的方法叫做溫標(biāo)叫做溫標(biāo) 溫標(biāo)的建立包含三個(gè)要

11、素：溫標(biāo)的建立包含三個(gè)要素：選擇選擇溫度計(jì)中用于測(cè)量溫度的物質(zhì)溫度計(jì)中用于測(cè)量溫度的物質(zhì)，即測(cè)溫，即測(cè)溫物質(zhì)；物質(zhì)；對(duì)對(duì)測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量量關(guān)系作出某種規(guī)定；關(guān)系作出某種規(guī)定；確定確定固定點(diǎn)即溫度的零點(diǎn)和分度方法固定點(diǎn)即溫度的零點(diǎn)和分度方法2 2、各種溫度計(jì)的測(cè)溫原理、各種溫度計(jì)的測(cè)溫原理三、溫度計(jì)與溫標(biāo)三、溫度計(jì)與溫標(biāo) （1 1）水銀溫度計(jì)：根據(jù)）水銀溫度計(jì)：根據(jù)水銀的熱脹冷縮水銀的熱脹冷縮的性的性質(zhì)來測(cè)量溫度質(zhì)來測(cè)量溫度（2 2）金屬電阻溫度計(jì)：根據(jù)）金屬電阻溫度計(jì)：根據(jù)金屬的電阻隨溫金屬的電阻隨溫度的變化度的變化來測(cè)量溫度來測(cè)量溫度

12、（3 3）氣體溫度計(jì)：根據(jù)）氣體溫度計(jì)：根據(jù)氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系系來測(cè)量溫度來測(cè)量溫度（4 4）電偶溫度計(jì)：根據(jù)）電偶溫度計(jì)：根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小的電動(dòng)勢(shì)大小來測(cè)量溫度來測(cè)量溫度(2)(2)熱力學(xué)溫度（英國(guó)物理學(xué)家開爾文提出）：熱力學(xué)溫度（英國(guó)物理學(xué)家開爾文提出）：熱力學(xué)溫標(biāo)的零度（熱力學(xué)溫標(biāo)的零度（0 K）是低溫的極限，永遠(yuǎn)）是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到達(dá)不到 (1)(1)攝氏溫度（攝氏薩斯和施勒默爾提出）：攝氏溫度（攝氏薩斯和施勒默爾提出）：攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：Tt+273.15 K 2、熱力學(xué)溫度、熱力學(xué)溫度

13、 (1)定義：定義：熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)叫做熱力學(xué)溫度，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一。溫度，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一。 (2)符號(hào)符號(hào): T，(3)單位單位開爾文開爾文，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱開開，符號(hào)為，符號(hào)為K (4) 熱力學(xué)溫標(biāo)與熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫標(biāo)與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系：的關(guān)系： Tt+273.15 K (5)說明說明 攝氏溫標(biāo)的單位攝氏溫標(biāo)的單位“”是溫度的常用單位，是溫度的常用單位，但不是國(guó)際制單位，溫度的國(guó)際制單位是開爾文，但不是國(guó)際制單位，溫度的國(guó)際制單位是開爾文，符號(hào)為符號(hào)為K在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定要牢

14、記要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文； 由由Tt+273.15 K可知，物體可知，物體溫度變化溫度變化l與與變化變化l K的變化量是等同的的變化量是等同的，但物體所處狀態(tài)為，但物體所處狀態(tài)為l與與l K是相隔甚遠(yuǎn)的；是相隔甚遠(yuǎn)的； 一般情況下，一般情況下， Tt+273 K 例例3實(shí)際應(yīng)用中，常用到實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)它是一種雙金屬溫度計(jì)它是利用銅片與鐵片鉚合在一利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的，隨溫度變化的原理制成的，如圖如圖741所示已知所示已知左圖中雙金屬片被加熱時(shí)，左圖中雙金屬

15、片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則下其彎曲程度會(huì)增大，則下列各種相關(guān)敘列各種相關(guān)敘述中正確述中正確的有的有 ( )雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)圖圖741 A該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬B雙金屬溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的雙金屬溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的C由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)D由右圖可知，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵由右圖可知，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵ABC 解析：雙金屬溫度計(jì)是利用熱膨脹系數(shù)不解析：雙金屬溫度計(jì)是

16、利用熱膨脹系數(shù)不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的，隨溫度變化的原理來工作的，A、B選項(xiàng)是正確選項(xiàng)是正確的圖的圖7 4一一l左圖中加熱時(shí)，雙金屬片彎曲程左圖中加熱時(shí)，雙金屬片彎曲程度增大，即進(jìn)一步向上彎曲，說明雙金屬片下層度增大，即進(jìn)一步向上彎曲，說明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C選項(xiàng)選項(xiàng)正確圖正確圖741右圖中，溫度計(jì)示數(shù)是順時(shí)針方右圖中，溫度計(jì)示數(shù)是順時(shí)針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時(shí)溫度計(jì)指針順時(shí)針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時(shí)溫度計(jì)指針順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則其雙金屬

17、片的彎曲程度在增大，故可向轉(zhuǎn)動(dòng)，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，故可以推知雙金屬片的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，以推知雙金屬片的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的選項(xiàng)是錯(cuò)誤的 1.1.兩個(gè)物體放在一起彼此接觸，它們?nèi)魞蓚€(gè)物體放在一起彼此接觸，它們?nèi)舨话l(fā)生熱傳遞，其原因是不發(fā)生熱傳遞，其原因是( )( )A A它們的能量相同它們的能量相同B B它們的比熱相同它們的比熱相同C C它們的熱量相同它們的熱量相同D D它們的溫度相同它們的溫度相同D2.2.下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，正確的是下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，正確的是( )( ) A A熱力學(xué)溫度的零點(diǎn)是熱力學(xué)溫度的零點(diǎn)是273273.

18、.15 15 B B-136-1360 0C C比比136K136K溫度高溫度高 C C0 0o oC C等于等于273.15K 273.15K D D11就是就是1K1K E E升高升高1 1o oC C就是升高就是升高274K274KABC3.3.在在2525左右的室內(nèi)，將一只溫度計(jì)從酒精左右的室內(nèi)，將一只溫度計(jì)從酒精中拿出，觀察它的示數(shù)變化情況是（中拿出，觀察它的示數(shù)變化情況是（ ）A A溫度計(jì)示數(shù)上升溫度計(jì)示數(shù)上升 B B溫度計(jì)示數(shù)下降溫度計(jì)示數(shù)下降C C溫度計(jì)示數(shù)不變溫度計(jì)示數(shù)不變 D D示數(shù)先下降后上升示數(shù)先下降后上升D4.4.以下說法正確的是（以下說法正確的是（ ）A.A.絕對(duì)零度永遠(yuǎn)達(dá)不到絕對(duì)零度永遠(yuǎn)達(dá)不到B.B.現(xiàn)代技術(shù)可以達(dá)到絕對(duì)零度現(xiàn)代技術(shù)可以達(dá)到絕對(duì)零度C.C.物體的絕對(duì)零度是物體的絕對(duì)零度是-273K-