高中物理選修第四節(jié) 溫度和溫標(biāo)教學(xué)設(shè)計(jì)

第四節(jié)溫度和溫標(biāo)新課標(biāo)要求知識(shí)與技能過程與方法情感、態(tài)度和價(jià)值觀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。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)用教材分析與方法教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)方法教學(xué)用具熱平衡的定義及熱平衡定律的內(nèi)容有關(guān)熱力學(xué)溫度的計(jì)算講練法、舉例法、閱讀法投影儀、投影片復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)（1）什么是系統(tǒng)的狀態(tài)參量？并舉例說明。（2）舉例說明，什么平衡態(tài)？引入：在初中我們已學(xué)過了測(cè)量溫度時(shí)常用的一種單位，叫“攝氏度”。大家都知道：它是以冰水混合物的溫度為0度，以一個(gè)大氣壓下沸水的溫度為100度，在這兩溫度之間等分100個(gè)等份，每一等份為1個(gè)溫度單位，叫“攝氏度”。這種以冰水混合物的溫度為零度的測(cè)溫方法叫攝氏溫標(biāo)，以攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫攝氏溫度。今天我們將要進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)溫度和溫標(biāo)的知識(shí)。知識(shí)探究過程一、平衡態(tài)與狀態(tài)參量1.系統(tǒng)：在物理學(xué)中，通常把所研究的稱為系統(tǒng)。2.狀態(tài)參量：用描述它的幾何性質(zhì)，用描述力學(xué)性質(zhì)，用描述熱學(xué)性質(zhì)……這些描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。3.平衡態(tài)：在沒有外界影響的情況下，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，我們把這一狀態(tài)叫平衡態(tài)。二、熱平衡與溫度閱讀課本，回答問題（1）什么是熱平衡？（2）怎樣理解“熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)”？（3）怎樣判斷“兩個(gè)系統(tǒng)原來是處于熱平衡的”？（4）熱平衡定律的內(nèi)容是什么？（5）溫度是如何定義的？其物理意義是什么？分析：（1）對(duì)于兩個(gè)相互作用的系統(tǒng)，如果它們之間沒有隔熱材料，它們相互接觸，或者通過導(dǎo)熱性能很好的材料接觸，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，說明兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個(gè)“共同性質(zhì)”，此時(shí)我們說兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。（2）兩個(gè)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(huì)發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。（3）只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。（4）實(shí)驗(yàn)表明：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，這個(gè)結(jié)論稱為熱平衡定律。（5）兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)“共同性質(zhì)”，我們就把表征這一“共同性質(zhì)”的物理量定義為溫度。也就是說，溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量，它的特征就是“一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”。三、溫度計(jì)與溫標(biāo)閱讀課本，回答問題（1）什么是溫標(biāo)？（2）如何來確定一個(gè)溫標(biāo)？并以“攝氏溫標(biāo)”的確定為例加以說明。（3）什么是熱力學(xué)溫標(biāo)和熱力學(xué)溫度？熱力學(xué)溫度的單位是什么？熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系怎樣？分析：（1）如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是溫標(biāo)。（2）確定一個(gè)溫標(biāo)時(shí)首先要選擇一種測(cè)溫的物質(zhì)，根據(jù)這種物質(zhì)的某個(gè)特性來制造溫度計(jì)。例如，可以根據(jù)水銀的熱膨脹來制造水銀溫度計(jì)，這時(shí)我們規(guī)定細(xì)管中水銀柱的高度與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系；也可以根據(jù)鉑的電阻隨溫度的變化來制造金屬電阻溫度計(jì)，這時(shí)我們現(xiàn)定鉑的電阻與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系。同樣的道理，還可以根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來制造氣體溫度計(jì)，根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小來制造熱電偶溫度計(jì)，等等。確定了測(cè)溫物質(zhì)和這種物質(zhì)用以測(cè)溫的某種性質(zhì)之后，還要確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法。例如，早期的攝氏溫標(biāo)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃；并據(jù)此把玻璃管上0℃刻度與100（3）以-273.15℃（在高中階段可簡(jiǎn)單粗略地記成-273熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系是：T=t+273.15K說明：熱力學(xué)溫度的每一度大小與攝氏溫度每一度大小相同。熱力學(xué)溫度的零度即0K，叫絕對(duì)零度，它是宇宙中只能無限接近，但不可能達(dá)到的低溫的極限。能力創(chuàng)新思維例、細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，常見液體溫度計(jì)的下部的玻璃泡較大，壁也比較薄，上部的管均勻而且很細(xì)，想一想，溫度計(jì)為什么要做成這樣呢？解析：這樣做的目的都是為了使測(cè)量更準(zhǔn)確、更方便。下部較大而上部很細(xì)，這樣下部?jī)?chǔ)存的液體就比較多，當(dāng)液體膨脹收縮時(shí)，膨脹或收縮不大的體積，在細(xì)管中的液面就有較大的變化，可以使測(cè)量更精確；下部的壁很薄，可以使玻璃泡內(nèi)的測(cè)溫物質(zhì)的溫度較快地與待測(cè)物質(zhì)的溫度一致；細(xì)管的粗細(xì)是均勻的，是為了使刻度均勻，更便于讀數(shù)。能力提升訓(xùn)練課堂練習(xí)１．兩個(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()A．它們的內(nèi)能相同B．它們的比熱相同C．它們的分子總動(dòng)能相同D．它們的溫度相同２．下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，不正確的是()A．熱力學(xué)溫度的零度是－273。15B．熱力學(xué)溫度的每一度的大小和攝氏溫度是相同的C．絕對(duì)零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到D．1℃３．冬天，北方的氣溫最低可達(dá)-40℃，為了測(cè)量那里的氣溫應(yīng)選用（）水銀溫度計(jì)