人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案3：2 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(cè)PAGEPAGE12.1溫度和溫標(biāo)〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗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)溫標(biāo)的概念。4.通過(guò)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。5.了解溫度計(jì)的原理?！夹轮A(yù)習(xí)〗一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)1.系統(tǒng)：研究某一容器中氣體的熱學(xué)性質(zhì)，其研究對(duì)象是容器中的大量分子組成的系統(tǒng)，這在熱學(xué)中叫作一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。用酒精燈加熱容器中的氣體，把氣體作為研究對(duì)象，它就是一個(gè)熱力學(xué)，而容器和酒精燈就是。2.狀態(tài)參量：熱學(xué)中描述的物理量。常用狀態(tài)參量為、、。通常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)。3.平衡態(tài)：在沒(méi)有外界影響的情況下，只要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量能夠達(dá)到，這種狀態(tài)叫作平衡態(tài)，否則就是。4.平衡態(tài)的特點(diǎn)：系統(tǒng)所有狀態(tài)參量都不隨變化。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)的狀態(tài)參量，此時(shí)兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。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，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。3.溫度：熱平衡定律表明，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)A、B處于熱平衡時(shí)，它們必然具有某個(gè)共同的熱學(xué)性質(zhì)，我們就把表征這一共同的熱學(xué)性質(zhì)的物理量叫作溫度。一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的。三、溫度計(jì)與溫標(biāo)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；確定一個(gè)溫標(biāo)時(shí)首先要選擇一種測(cè)溫物質(zhì)，根據(jù)這種物質(zhì)的某個(gè)特性來(lái)制造。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)以后，還要確定溫度的和的方法。2.表示的溫度叫作，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一，用符號(hào)T表示，單位是，簡(jiǎn)稱開，符號(hào)為K。3.攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：攝氏溫標(biāo)由導(dǎo)出，攝氏溫標(biāo)所確定的溫度用t表示，它與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是T=?！贾仉y點(diǎn)理解〗一平衡態(tài)和熱平衡的比較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.對(duì)平衡態(tài)的理解：(1)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(wú)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)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。(2)由于實(shí)際中并不存在完全不受外界影響，并且宏觀性質(zhì)絕對(duì)保持不變的系統(tǒng)，所以平衡態(tài)只是一個(gè)理想化的概念，它是在一定條件下對(duì)實(shí)際情況的抽象和概括。3.對(duì)熱平衡的理解：(1)決定系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡的最主要狀態(tài)參量是溫度，也就是說(shuō)只要溫度不再發(fā)生變化，那么這兩個(gè)系統(tǒng)就達(dá)到了熱平衡。理解熱平衡定律一定要抓住溫度這一狀態(tài)量。(2)平衡態(tài)不是熱平衡：平衡態(tài)是對(duì)某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是對(duì)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)而言的；分別處于平衡態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)在相互接觸時(shí)，它們的狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化，直到溫度相同時(shí)，兩系統(tǒng)便達(dá)到了熱平衡。達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。4.對(duì)溫度的理解：(1)溫度的宏觀物理意義：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)。(2)與熱平衡的關(guān)系：處于熱平衡的每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的溫度相同；兩系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后，兩系統(tǒng)的溫度相同。〖思考·討論1〗只要溫度不變，系統(tǒng)就處于平衡態(tài)嗎?〖例1〗(多選)關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說(shuō)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(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)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(gè)系統(tǒng)的溫度一定相等〖跟進(jìn)練習(xí)〗1.有關(guān)熱平衡的說(shuō)法正確的是()A.如果兩個(gè)系統(tǒng)在某時(shí)刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)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(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題C.如果兩個(gè)系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個(gè)系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個(gè)系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài)D.兩個(gè)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，溫度可以有微小的差別2.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)就會(huì)變得一樣，但體積仍可變化二、溫度和溫標(biāo)1.“溫度”含義的兩種說(shuō)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.溫度計(jì)測(cè)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(cè)物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測(cè)物體相同。3.攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的比較：攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)零度的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度-273.15℃溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號(hào)tT單位名稱攝氏度開爾文單位類型常用單位國(guó)際單位的基本單位單位符號(hào)℃K關(guān)系(1)T=t+273.15K(2)ΔT=Δt〖思考·討論2〗攝氏溫標(biāo)：在1954年以前，標(biāo)準(zhǔn)溫度的間隔是用兩個(gè)定點(diǎn)確定的。它們是水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)(汽化點(diǎn))和冰在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下與空氣飽和的水相平衡時(shí)的熔點(diǎn)(冰點(diǎn))。攝氏溫標(biāo)(以前稱為百分溫標(biāo))是由瑞典天文學(xué)家A·攝爾修斯設(shè)計(jì)的。如圖所示，以冰點(diǎn)定作0℃，汽化點(diǎn)定作100℃，因此在這兩個(gè)固定點(diǎn)之間共為100℃，即一百等份，每等份代表1℃，用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫作攝氏溫度。攝氏溫標(biāo)用℃作單位，常用t表示。熱力學(xué)溫標(biāo)由英國(guó)科學(xué)家開爾文創(chuàng)立，把-273.15℃作為零度的溫標(biāo)，叫作熱力學(xué)溫標(biāo)(或絕對(duì)溫標(biāo))。熱力學(xué)溫標(biāo)用K表示單位，常用T表示。試思考：(1)熱力學(xué)溫度的絕對(duì)零度與攝氏溫度的零攝氏度表示的冷熱程度一樣嗎?(2)物體的溫度升高1℃，用熱力學(xué)溫標(biāo)表示，物體的溫度升高了多少?〖例2〗(多選)下列有關(guān)溫度的說(shuō)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)，也可以說(shuō)成溫度變化274K〖跟進(jìn)練習(xí)〗3.已知某物理量x與熱力學(xué)溫度T成正比，它們的圖像關(guān)系如圖所示，試用圖像表示某物理量x與攝氏溫度t的關(guān)系。課堂練習(xí)1.下列說(shuō)法不正確的是()A.熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理B.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)也必定處于熱平衡C.溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量D.兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們一定具有相同的熱量2.下列狀態(tài)中處于平衡態(tài)的是()A.將一金屬銅塊放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間B.冰水混合物處在0.1℃的環(huán)境中C.突然被壓縮的氣體D.開空調(diào)1min內(nèi)教室內(nèi)的氣體3.在青藏高原上，興趣小組的同學(xué)想用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量水沸騰時(shí)的溫度到底是多少，它應(yīng)選用()A.水銀溫度計(jì)B.酒精溫度計(jì)C.以上兩種溫度計(jì)都可以D.以上兩種溫度計(jì)都不行4.如圖所示，一個(gè)細(xì)長(zhǎng)頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中，細(xì)管中的液面清晰可見(jiàn)，如果不考慮外界大氣壓的變化，就能根據(jù)液面的變化測(cè)出溫度的變化，則 ()A.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是槽中的液體B.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是細(xì)管中的紅色液體C.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是球形瓶中的空氣D.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是細(xì)玻璃管

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖新知預(yù)習(xí)〗一、1.系統(tǒng)、外界。2.系統(tǒng)狀態(tài)、壓強(qiáng)、體積、溫度、體積、壓強(qiáng)、溫度3.穩(wěn)定狀態(tài)、非平衡態(tài)4.時(shí)間二、1.不再變化2.熱平衡3.溫度三、1.溫標(biāo)、溫度計(jì)、零點(diǎn)、分度2.熱力學(xué)溫標(biāo)、熱力學(xué)溫度、開爾文3.、熱力學(xué)溫標(biāo)、t+273.15K〖思考·討論1〗〖提示〗：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)包括溫度在內(nèi)的所有狀態(tài)參量都不隨時(shí)間變化時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)處于平衡態(tài)?！祭?〗〖解析〗選B、D。一般來(lái)說(shuō)，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不止一個(gè)，根據(jù)平衡態(tài)的定義可以確定，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱平衡的定義可知，B、D正確；平衡態(tài)是針對(duì)某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個(gè)系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，C錯(cuò)誤。跟進(jìn)練習(xí)1.〖解析〗選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(huì)隨之變化，溫度也會(huì)變化，故A錯(cuò)誤；熱平衡定律對(duì)多個(gè)系統(tǒng)也適用，故B錯(cuò)誤；由熱平衡的意義知，C正確；溫度相同是熱平衡的標(biāo)志，必須相同，故D錯(cuò)誤。跟進(jìn)練習(xí)2.〖解析〗選A。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)。綜上所述，A正確?！妓伎肌び懻?〗〖提示〗：（1）不一樣，熱力學(xué)溫度的絕對(duì)零度對(duì)應(yīng)的攝氏溫度為-273.15℃。（2）由T=t+273.15K，則可得ΔT=Δt。即物體溫度升高了1℃與升高了1K是等效的。〖例2〗〖解析〗選A、B。溫標(biāo)是用來(lái)定量描述溫度的方法，常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，A正確；兩種溫標(biāo)表示同一溫度時(shí)，數(shù)值不同，但在表示同一溫度變化時(shí)，數(shù)值是相同的，B正確；若物體的溫度升高1K，也可以說(shuō)物體的溫度升高1℃，但在表示物體的溫度時(shí)，物體的溫度為1K，而不能說(shuō)成物體的溫度為1℃，C、D錯(cuò)誤。跟進(jìn)練習(xí)3.〖解析〗從圖像看，物理量x與熱力學(xué)溫度成正比關(guān)系，用k表示比例系數(shù)，有x=kT。由于t=T-273.15℃，因此x與t的關(guān)系圖像如圖所示。課堂練習(xí)1.〖解析〗選D。由熱平衡定律可知，若物體與A處于熱平衡，它同時(shí)也與B達(dá)到熱平衡，則A的溫度便等于B的溫度，這也是溫度計(jì)用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理，故A、B項(xiàng)正確；熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度，故D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。2.〖解析〗選A。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變，金屬銅塊放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間，溫度、壓強(qiáng)、體積都不再變化，是平衡態(tài)，故A項(xiàng)正確；冰水混合物在0.1℃環(huán)境中兩個(gè)系統(tǒng)之間有溫度差，不是平衡態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；突然被壓縮的氣體溫度