人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：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PAGEPAGE11溫度和溫標(biāo)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.知道系統(tǒng)的狀態(tài)參量及平衡態(tài).2.明確溫度的概念，知道熱平衡定律及其與溫度的關(guān)系.3.了解溫度計(jì)的的原理，知道熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系．一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)1．熱力學(xué)系統(tǒng)和外界(1)熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的研究對象叫作熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)．(2)外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱外界．2．狀態(tài)參量：用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量．常用的狀態(tài)參量有體積V、壓強(qiáng)p、溫度T等．3．平衡態(tài)：在沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)．二、熱平衡與溫度1．熱平衡：兩個(gè)相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過一段時(shí)間，各自的狀態(tài)參量不再變化，說明兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡，這種平衡叫作熱平衡．2．熱平衡定律：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡．3．溫度：熱平衡中，表征“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量．4．熱平衡的性質(zhì)：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)1．確定一個(gè)溫標(biāo)的方法(1)選擇一種測溫物質(zhì)．(2)了解測溫物質(zhì)用以測溫的某種性質(zhì)．(3)確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法．2．熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t(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(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃，在0℃和100℃之間均勻分成100等份，每份算作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．熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫熱力學(xué)溫度．用符號T表示，單位是開爾文，符號為K.(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為T＝t＋273.15K.1．判斷下列說法的正誤．(1)表示系統(tǒng)的狀態(tài)參量常用的有體積、壓強(qiáng)和溫度等．(√)(2)兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們一定具有相同的熱量．(×)(3)溫度計(jì)測溫原理是熱平衡定律．(√)(4)0℃的溫度可以用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273K．(√)2．(1)兩個(gè)系統(tǒng)具有相同的時(shí)，即達(dá)到了熱平衡．(2)北京時(shí)間2016年8月6日是第31屆里約奧運(yùn)會開幕的日子，中央電視臺播報(bào)天氣預(yù)報(bào)，里約的最高氣溫是38℃，它是K．我國在研究超導(dǎo)問題方面走在世界前列，我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)某種超導(dǎo)材料的臨界溫度是90K，它是℃.〖答案〗(1)溫度(2)311.15－183.15一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)導(dǎo)學(xué)探究(1)在力學(xué)中，為了確定物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，我們使用了物體的坐標(biāo)和速度這兩個(gè)物理量．在熱學(xué)中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài)，需要哪些物理量呢？(2)如果系統(tǒng)與外界沒有能量交換，該系統(tǒng)就達(dá)到平衡態(tài)了嗎？〖答案〗(1)體積、壓強(qiáng)和溫度(2)不是知識深化1．熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量(1)體積V：系統(tǒng)的幾何參量，它可以確定系統(tǒng)的空間范圍．(2)壓強(qiáng)p：系統(tǒng)的力學(xué)參量，它可以描述系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)．(3)溫度T：系統(tǒng)的熱學(xué)參量，它可以確定系統(tǒng)的冷熱程度．2．平衡態(tài)的理解(1)熱力學(xué)的平衡態(tài)與力學(xué)的平衡態(tài)的意義不同，熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均效果不隨時(shí)間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)不受外界的影響，狀態(tài)參量(壓強(qiáng)、體積和溫度)不隨時(shí)間變化．(2)平衡態(tài)是一種理想情況，因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)完全不受外界影響是不可能的．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(shí)，其各個(gè)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(shí)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．處于平衡態(tài)的熱力學(xué)系統(tǒng)，分子的熱運(yùn)動(dòng)停止〖答案〗B〖解析〗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(gè)量變化，系統(tǒng)的狀態(tài)就會發(fā)生變化，不一定各個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生變化，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響時(shí)，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(xiàng)B正確；處于平衡態(tài)的熱力學(xué)系統(tǒng)，分子仍在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．二、熱平衡與溫度導(dǎo)學(xué)探究(1)用手心握住體溫計(jì)玻璃泡，觀察到體溫計(jì)的示數(shù)逐漸上升．當(dāng)上升到36℃左右時(shí)，為什么不再上升？(2)當(dāng)把它立即放入40℃的水中時(shí)，你又看到什么現(xiàn)象？為什么？〖答案〗(1)因?yàn)轶w溫計(jì)與人體溫度相同，即達(dá)到了熱平衡．(2)體溫計(jì)的示數(shù)繼續(xù)上升，因?yàn)轶w溫計(jì)玻璃泡的溫度與水的溫度不相同，沒有達(dá)到熱平衡．知識深化1．平衡態(tài)與熱平衡的區(qū)別和聯(lián)系平衡態(tài)熱平衡區(qū)別研究對象一個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)判斷依據(jù)系統(tǒng)不受外界影響，狀態(tài)參量不變兩個(gè)系統(tǒng)的溫度相同聯(lián)系處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)2.熱平衡定律的意義決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到了熱平衡的最主要參量是溫度．因?yàn)榛闊崞胶獾奈矬w具有相同的溫度，所以在比較各物體的溫度時(shí)，不需要將各物體直接接觸，只需將溫度計(jì)分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低．3．熱平衡與溫度(1)對溫度的理解①宏觀上，表示物體的冷熱程度．②微觀上，反映分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度．③一切達(dá)到熱平衡的物體都具有相同的溫度．(2)溫度計(jì)的測溫原理若物體與A處于熱平衡，它同時(shí)也與B處于熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計(jì)用來測量溫度的基本原理．(多選)關(guān)于熱平衡，下列說法正確的是()A．系統(tǒng)甲與系統(tǒng)乙達(dá)到熱平衡就是它們的溫度達(dá)到相同的數(shù)值B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下冰水混合物與0℃的水未達(dá)到熱平衡C．量體溫時(shí)體溫計(jì)需要和身體接觸十分鐘左右是為了讓體溫計(jì)跟身體達(dá)到熱平衡D．冷熱程度相同的兩系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)〖答案〗ACD〖解析〗兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的標(biāo)志是它們的溫度相同，或者說它們的冷熱程度相同，A、C、D正確，B錯(cuò)誤．(多選)有甲、乙、丙三個(gè)溫度不同的物體，將甲和乙接觸一段時(shí)間后分開，再將乙和丙接觸一段時(shí)間后分開(發(fā)生了熱交換)，假設(shè)只有在它們相互接觸時(shí)有熱傳遞，不接觸時(shí)與外界沒有熱傳遞，則()A．甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)B．只有乙、丙達(dá)到了平衡態(tài)，甲沒有達(dá)到平衡態(tài)C．乙、丙兩物體都和甲達(dá)到了熱平衡D．乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡〖答案〗AD〖解析〗乙和丙分開后，甲、乙、丙三個(gè)物體與外界沒有熱傳遞，所以甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)，A正確，B錯(cuò)誤；甲和乙接觸一段時(shí)間后分開，甲和乙達(dá)到了熱平衡，但乙和丙接觸一段時(shí)間后，乙的溫度又發(fā)生了變化，甲和乙的熱平衡被破壞，乙和丙兩物體達(dá)到了熱平衡，C錯(cuò)誤，D正確．三、溫度計(jì)與溫標(biāo)導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖1所示，伽利略溫度計(jì)是利用玻璃管內(nèi)封閉的氣體作為測量物質(zhì)制成的，當(dāng)外界溫度越高時(shí)，細(xì)管內(nèi)的水柱越高嗎？圖1(2)如果氣體的溫度是1℃，也可以說氣體的溫度是多少K？如果氣體的溫度升高了1℃，也可以說氣體的溫度升高了多少K?〖答案〗(1)不是．由熱脹冷縮可知，當(dāng)外界溫度越高時(shí)，氣體膨脹越厲害，細(xì)管內(nèi)的水柱越低．(2)274.15K1K知識深化1．“溫度”含義的兩種說法(1)宏觀角度：表示物體的冷熱程度．(2)熱平衡角度：兩個(gè)處于熱平衡的系統(tǒng)存在一個(gè)數(shù)值相等的物理量，這個(gè)物理量就是溫度．2．常見溫度計(jì)及其原理名稱原理水銀溫度計(jì)根據(jù)水銀熱脹冷縮的性質(zhì)來測量溫度金屬電阻溫度計(jì)根據(jù)金屬的電阻隨溫度的變化來測量溫度氣體溫度計(jì)根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來測量溫度熱電偶溫度計(jì)根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢的大小來測量溫度3.溫度計(jì)測溫原理一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度．溫度計(jì)與待測物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測物體相同．(2020·湖北省高二期中)下列說法中正確的有()A．物體的溫度由本身決定，數(shù)值與所選溫標(biāo)無關(guān)B．溫度升高了1℃就是升高了1KC．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值D．－33℃與240.15K表示不同的溫度〖答案〗B〖解析〗如熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，同一溫度，在不同的溫標(biāo)下，數(shù)值不同，故A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系式T＝273.15K＋t，可知：攝氏溫度變化1℃，熱力學(xué)溫度變化1K，當(dāng)t＝－33℃時(shí)，T＝240.15K，故B正確，D錯(cuò)誤；熱力學(xué)溫度不可以取負(fù)值，故C錯(cuò)誤.1．(平衡態(tài))如果一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，那么這個(gè)系統(tǒng)各處的()A．溫度、壓強(qiáng)、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(qiáng)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(yùn)動(dòng)，達(dá)到了“凝固”狀態(tài)D．溫度、壓強(qiáng)穩(wěn)定，但體積仍可變化〖答案〗A〖解析〗如果一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量如溫度、壓強(qiáng)和體積等不再隨時(shí)間發(fā)生變化．溫度達(dá)到穩(wěn)定值，分子仍然是運(yùn)動(dòng)的，不可能達(dá)到所謂的“凝固”狀態(tài)．2．(熱平衡與溫度)(多選)下列說法正確的是()A．放在腋下足夠長時(shí)間的水銀體溫計(jì)中的水銀與人體達(dá)到熱平衡B．溫度相同的棉花和石頭相接觸，需要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到熱平衡C．若a與b、c分別達(dá)到熱平衡，則b、c之間也達(dá)到了熱平衡D．兩物體溫度相同，可以說兩物體達(dá)到了熱平衡〖答案〗ACD〖解析〗當(dāng)溫度計(jì)的液泡與被測物體緊密接觸時(shí)，如果兩者的溫度有差異，它們之間就會發(fā)生熱傳遞，高溫物體將向低溫物體傳熱，最終使二者的溫度達(dá)到相等，即達(dá)到熱平衡，故A、D正確；兩個(gè)物體的溫度相同時(shí)，不會發(fā)生熱傳遞，已經(jīng)達(dá)到熱平衡，故B錯(cuò)誤；若a與b、c分別達(dá)到熱平衡，三者溫度一定相等，所以b、c之間也達(dá)到了熱平衡，故C正確．3．(溫度和溫標(biāo))(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(shí)，兩者的數(shù)值相等C．1K就是1℃D．當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，也可說成溫度變化274.15K〖答案〗AB〖解析〗中學(xué)常用的兩種表示溫度的方法就是攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，A正確；兩者的關(guān)系為T＝t＋273.15K，所以用兩者表示溫度的變化時(shí)，兩者的數(shù)值相等，B正確；當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，也可說成溫度變化1K，不能說1K就是1℃，只能是1開爾文的溫差等于1攝氏度的溫差，C、D錯(cuò)誤．4．(溫度計(jì))(多選)伽利略在1593年制造了世界上第一個(gè)溫度計(jì)——空氣溫度計(jì)，如圖2所示，一個(gè)細(xì)長頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中