人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：2 1溫度和溫標(biāo)

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第1節(jié)溫度和溫標(biāo)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．知道狀態(tài)參量、平衡態(tài)、熱平衡、溫度、熱力學(xué)溫度的概念及熱平衡定律。2.理解平衡態(tài)及熱平衡定律，掌握攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫度的關(guān)系，能進(jìn)行相關(guān)的計算。3.會使用常見的溫度計?！贾R梳理〗一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)1．熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的。2．外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體。3．狀態(tài)參量：為確定系統(tǒng)的狀態(tài)所需要的一些量，如：、、溫度等。4．平衡態(tài)：無外界影響，的狀態(tài)。說明：平衡態(tài)是狀態(tài)參量，不是過程量，處于平衡態(tài)的系統(tǒng)，狀態(tài)參量在較長時間內(nèi)不發(fā)生變化。二、熱平衡與溫度1．熱平衡：如果兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會互相影響而分別。經(jīng)過一段時間，各自的狀態(tài)參量不再變化了，即這兩個系統(tǒng)達(dá)到了。2．熱平衡定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于。3．溫度：處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一“共同熱學(xué)性質(zhì)”，即。這就是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理。三、溫度計與溫標(biāo)1．溫度計名稱原理水銀溫度計根據(jù)水銀的的性質(zhì)來測量溫度金屬電阻溫度計根據(jù)金屬鉑的隨溫度的變化來測量溫度氣體溫度計根據(jù)氣體隨溫度的變化來測量溫度熱電偶溫度計根據(jù)不同導(dǎo)體因產(chǎn)生電動勢的大小來測量溫度2.溫標(biāo)：定量描述的方法。(1)攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點為，水的沸點為。在0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成等份，每一份算作1℃。(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法，溫度。(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度：攝氏溫度攝氏溫標(biāo)表示的溫度，用符號表示，單位是，符號為℃熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，用符號表示，單位是，符號為K換算關(guān)系T＝注意：變化1℃與變化1K是相等的?；A(chǔ)檢測1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，系統(tǒng)的溫度、壓強、體積等都不隨時間變化。 ()(2)平衡態(tài)是一種理想情況。 ()(3)溫度是決定兩個系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量。 ()(4)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)內(nèi)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，熱平衡是一種動態(tài)平衡。 ()2．(多選)下列物體中處于非平衡態(tài)的是()A．冰水混合物處在1℃的環(huán)境中B．將一鋁塊放入沸水中加熱較長的時間C．冬天剛打開空調(diào)的教室內(nèi)的氣體D．用玻璃杯盛著的開水放在室內(nèi)足夠長時間3．(多選)兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，由于受外界影響，狀態(tài)參量發(fā)生了變化，下列關(guān)于它們后來是否能處于熱平衡狀態(tài)的說法，正確的是()A．不能B．可能C．要看它們后來的溫度是否相同D．取決于其他狀態(tài)參量是否相同〖重難點探究〗知識點1：狀態(tài)參量與平衡態(tài)情景助學(xué)1如圖，將雞蛋放在沸水中加熱足夠長的時間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎？知識總結(jié)11．熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運動狀態(tài)處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。2．平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化。3．兩個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。因此可以說，只要兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。4．處理平衡態(tài)的問題要注意的問題(1)平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到的一種動態(tài)平衡。(2)必須要經(jīng)過較長一段時間，直到系統(tǒng)內(nèi)所有性質(zhì)都不隨時間變化為止。(3)系統(tǒng)與外界沒有能量的交換?！祭?〗(多選)下列說法中正確的是()A．狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，故當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，其各個狀態(tài)參量都會改變B．當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會達(dá)到穩(wěn)定C．只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D．兩個物體間發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)針對練習(xí)1．下列關(guān)于系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)的說法正確的是()A．開空調(diào)2min內(nèi)教室內(nèi)的氣體處于平衡態(tài)B．兩個溫度不同的物體相互接觸，這兩個物體組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)C．0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中，冰水混合物處于平衡態(tài)D．壓縮密閉容器中的空氣，空氣處于平衡態(tài)知識點2：熱平衡與溫度情景助學(xué)2某工人在拿鐵棒和木頭時感覺到鐵棒明顯比木頭涼，由于表示物體冷熱程度的是溫度，于是這位工人得出當(dāng)時“鐵棒比木頭溫度低”的結(jié)論，你認(rèn)為他的結(jié)論對嗎？請說明理由。知識總結(jié)21．溫度(1)宏觀上①溫度的物理意義：表示物體冷熱程度的物理量。②與熱平衡的關(guān)系：各自處于熱平衡狀態(tài)的兩個系統(tǒng)，相互接觸時，它們相互之間發(fā)生了熱量的傳遞，熱量從高溫系統(tǒng)傳遞給低溫系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間后兩系統(tǒng)溫度相同，達(dá)到一個新的平衡狀態(tài)。(2)微觀上①反映物體內(nèi)分子熱運動的劇烈程度，是大量分子熱運動平均動能的標(biāo)志。②溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計意義的，對個別分子來說溫度是沒有意義的。2．熱平衡(1)一切達(dá)到熱平衡的物體都具有相同的溫度。(2)若物體與A處于熱平衡，它同時也與B達(dá)到熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理。3．熱平衡定律的意義熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律，為溫度的測量提供了理論依據(jù)。因為互為熱平衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只需將作為標(biāo)準(zhǔn)物體的溫度計分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低?！祭?〗關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中正確的有()A．只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)B．兩個系統(tǒng)在接觸時，它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，說明這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相等的C．熱平衡就是平衡態(tài)D．處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的壓強一定相等針對練習(xí)2．下列有關(guān)熱平衡的說法，正確的是()A．如果兩個系統(tǒng)在某時刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個系統(tǒng)永遠(yuǎn)處于熱平衡狀態(tài)B．熱平衡定律只能研究三個系統(tǒng)的問題C．如果兩個系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài)D．兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，溫度可以有微小的差別知識點3：溫度計與溫標(biāo)情景助學(xué)3攝氏溫標(biāo)(以前稱為百分溫標(biāo))是由瑞典天文學(xué)家攝爾修斯設(shè)計的。如圖所示，在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把冰點定為0℃，汽化點定為100℃，因此在這兩個固定點之間共為100℃，即100等份，每等份代表1攝氏度，用1℃表示，用℃標(biāo)表示的溫度叫作攝氏溫度，常用t表示。攝氏溫標(biāo)用攝氏度做單位。熱力學(xué)溫標(biāo)由英國科學(xué)家威廉·湯姆孫(開爾文)創(chuàng)立，它表示的溫度叫熱力學(xué)溫度，常用T表示，用K做單位。試探究：1．熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系是什么？2．如果可以粗略地?。?73℃為絕對零度，在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點是多少攝氏度，為多少開？水的沸點又是多少攝氏度，為多少開?知識歸納31．“溫度”含義的兩種說法宏觀角度溫度表示物體的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因為冷熱是由人體的感覺器官比較得到的，往往是不準(zhǔn)確的熱平衡角度溫度的嚴(yán)格定義是建立在熱平衡定律基礎(chǔ)上的。熱平衡定律指出，兩個系統(tǒng)相互處于熱平衡時，存在一個數(shù)值相等的物理量，這個物理量就是溫度，這樣的定義更具有科學(xué)性2.溫度計測量原理一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。使溫度計與待測物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測物體的溫度相同。3．溫標(biāo)(1)常見的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)。(2)比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)提出者攝爾修斯和施勒默爾英國物理學(xué)家開爾文零度的規(guī)定一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度－273.15℃絕對零度溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號tT單位名稱攝氏度開爾文單位符號℃K關(guān)系T＝t＋273.15K粗略表示：T＝t＋273K〖例3〗仿照實驗室使用的液體溫度計的原理，某同學(xué)設(shè)計了一個簡易的氣體溫度計，如圖所示，瓶中裝的是氣體，瓶塞密封不漏氣，瓶塞上面細(xì)彎管中有一段液柱。(1)當(dāng)溫度升高時，液柱將向哪邊移動？(2)此溫度計如何標(biāo)上刻度呢？針對練習(xí)3．(多選)關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說法中正確的是()A．－33℃＝240KB．溫度變化1℃，也就是溫度變化1KC．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值D．溫度由t℃升至2t℃，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273K＋t隨堂練習(xí)1．(多選)下列說法正確的是()A．兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們一定具有相同的熱量B．如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡C．溫度是決定兩個系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量D．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理2．如果一個系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，那么這個系統(tǒng)各處的()A．溫度、壓強、體積都必須達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)不再變化B．溫度一定達(dá)到了某一穩(wěn)定值，但壓強和體積仍是可以變化的C．溫度一定達(dá)到了某一穩(wěn)定值，并且分子不再運動，達(dá)到了“凝固”狀態(tài)D．溫度、壓強就會變得一樣，但體積仍可變化3．(多選)下列物體中處于熱平衡狀態(tài)的是()A．冰水混合物處在0℃的環(huán)境中B．將一鋁塊放入沸水中加熱足夠長的時間C．冬天剛打開空調(diào)的教室內(nèi)的空氣D．一個裝有氣體的密閉絕熱容器勻速運動，容器突然停止運動時，容器內(nèi)的氣體4．(多選)下列關(guān)于攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的說法正確的是()A．用攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度是兩種不同的表示方法B．用兩種溫標(biāo)表示溫度的變化時，兩者的數(shù)值相等C．1K就是1℃D．當(dāng)溫度變化1℃時，也可說成溫度變化274.15K5．如圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(如圖乙所示)，用這段金屬絲作測溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，于是就得到一個最簡單的電阻溫度計，假設(shè)電池的電動勢和內(nèi)阻都是不變的。甲乙探究：(1)電流大的對應(yīng)的溫度高還是溫度低？(2)t1與t2哪個點對應(yīng)的電流更大些？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁一、1．系統(tǒng)。3．體積、壓強4．狀態(tài)參量穩(wěn)定二、1．改變、熱平衡2．熱平衡3．溫度三、1．熱膨脹電阻壓強溫差2.溫度(1)0℃、100℃、100(2)熱力學(xué)(3)T、攝氏度T、攝氏度T、攝氏度基礎(chǔ)檢測1．(1)(√)(2)(√)(3)(√)(4)(√)2．AC〖冰水混合物在1℃的環(huán)境中要吸收熱量，溫度升高，不是平衡態(tài)，A正確；當(dāng)鋁塊放在沸水中足夠長的時間，鋁塊各部分的溫度與沸水的溫度相同，達(dá)到平衡態(tài)，B錯誤；同理可知D錯誤；冬天剛打開空調(diào)的教室內(nèi)的氣體各部分溫度不同，不是平衡態(tài)，C正確?！?．BC〖只要兩個系統(tǒng)的溫度相同，兩個系統(tǒng)就處于熱平衡狀態(tài)，而與其他參量是否相同無關(guān)，故B、C正確?！角榫爸鷮W(xué)1〖提示〗：雞蛋放在沸水中加熱足夠長的時間其溫度、壓強、體積都不再變化，是平衡狀態(tài)?！祭?〗BD〖由于描述系統(tǒng)的各種性質(zhì)需要不同的物理量，只要其中某個量變化，系統(tǒng)的狀態(tài)就會發(fā)生變化，不一定各個狀態(tài)參量都發(fā)生變化，選項A錯誤；系統(tǒng)處于平衡態(tài)或非平衡態(tài)，只是狀態(tài)參量有無變化，選項C錯誤；當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響時，系統(tǒng)總要趨于平衡，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量趨于穩(wěn)定，選項B正確；兩個物體間發(fā)生熱傳遞時，兩個物體組成的系統(tǒng)內(nèi)部仍存在溫差，故系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，選項D正確?！竭@對練習(xí)1．B〖開空調(diào)2min內(nèi)教室內(nèi)的氣體溫度要變化，故不是平衡狀態(tài)，A錯誤；兩物體溫度不同，接觸后高溫物體會向低溫物體傳熱，是非平衡態(tài)，B正確；0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中，周圍環(huán)境會向冰水混合物傳熱，不是平衡態(tài)，C錯誤；壓縮密閉容器中的空氣，要對空氣做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是平衡態(tài)，D錯誤。本題選B。〗情景助學(xué)2〖提示〗：不對。由于鐵棒和木頭都與周圍的環(huán)境達(dá)到熱平衡，故它們的溫度是一樣的。之所以感覺到鐵棒特別涼，是因為這位工人在單位時間內(nèi)傳遞給鐵棒的熱量比較多?！祭?〗B〖一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不只一個，根據(jù)平衡態(tài)的定義知所有性質(zhì)都不隨時間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯誤；根據(jù)熱平衡的定義知，處于熱平衡的兩個系統(tǒng)溫度相同，B正確，D錯誤；平衡態(tài)是針對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，C錯誤?！结槍毩?xí)2．C〖處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，如果受到外界的影響，狀態(tài)參量會隨之變化，溫度也會變化，故A錯誤；熱平衡定律對多個系統(tǒng)也適用，故B錯誤；由熱平衡的意義，故C正確；溫度相同是熱平衡的標(biāo)志，必須相同，故D錯誤?！角榫爸鷮W(xué)3〖提示〗：1．關(guān)系式為T＝t＋273.15K2．冰的熔點為0℃，為273K；水的沸點為100℃，即373K。〖例3〗見〖解析〗〖〖解析〗〗(1)當(dāng)溫度升高時，瓶內(nèi)的氣體受熱膨脹擠壓上方的液柱，液柱就會向左移動；(2)將此裝置放在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰水混合物中，在液柱正中間處標(biāo)上0℃，將它放在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸水中，在液柱正中間處標(biāo)上100℃，然后將以上兩個刻度之間的部分進(jìn)行100等分，標(biāo)上刻度就成了一個溫度計。針對練習(xí)2．AB〖T＝273K＋t，由此可知：－33℃＝240K，A正確，同時B正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為273K＋t，末態(tài)為273K＋2t，溫度變化tK，D錯誤；