2.1溫度和溫標(biāo)

K教材分析】

在初中溫度是用來表示物體冷熱程度的一個(gè)物理量，在我國通常使用攝氏溫

標(biāo)來標(biāo)志。本節(jié)課將溫度的概念深化，溫度是熱平衡的標(biāo)志。并由此引出測(cè)溫物

質(zhì)以及溫標(biāo)等概念。本節(jié)課將更加有助于學(xué)生立即溫度的含義，和對(duì)物理生活的

認(rèn)識(shí)，激發(fā)對(duì)生活的感悟。

K教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)II

物理觀念：理解狀態(tài)參量、平衡態(tài)溫度、熱力學(xué)溫度的概念，理解熱力學(xué)溫

度與攝氏溫度的區(qū)別和聯(lián)系。

科學(xué)思維：對(duì)比分析平衡態(tài)與熱平衡之間的關(guān)系，知道溫度它們是共同的熱

學(xué)性質(zhì)。

科學(xué)探究：利用玻璃瓶模擬伽利略的溫度計(jì)，知道溫度計(jì)的普遍原理。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：溫度的使用，再次體現(xiàn)了知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力為社會(huì)服務(wù)的

生動(dòng)例子，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

K教學(xué)重難點(diǎn)》

教學(xué)重點(diǎn)：熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系。

教學(xué)難點(diǎn)：熱平衡與溫度的關(guān)系。

K教學(xué)準(zhǔn)備X

多媒體課件、玻璃瓶，膠塞、酒精燈、水槽、細(xì)管等。

K教學(xué)過程』

物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)則

運(yùn)動(dòng)，分子之間存在著相互作用力。這些因素決定了分子的

三種不同的聚集狀態(tài)：氣體、固體和液體。物質(zhì)材料：石器

時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代和電子信息。

一、新課引入

假如一個(gè)容器用擋板K隔開，容器中的氣體被分成

8兩部分，它們的壓強(qiáng)分別為小、PB,溫度分別為北、TB。

打開擋板K后，如果容器與外界沒有能量交換，經(jīng)過一段時(shí)

A

1

間后，容器內(nèi)的氣體會(huì)是什么狀態(tài)?

提出問題：狀態(tài)穩(wěn)定后，它們的壓強(qiáng)、溫度和開始的時(shí)候比是變大了還是

變小了？

二、新課教學(xué)自J

（-）狀態(tài)參量與平衡態(tài)PF*O

問題提問：什么是系統(tǒng)，什么是外界？/LA

1.在物理學(xué)中所研究的對(duì)象，稱為系統(tǒng)。，/

2.系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體，統(tǒng)稱為外界。A

例如，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)系統(tǒng)，而容器和酒精燈就是外界。

熱力學(xué)研究的對(duì)象是由大量分子組成的系統(tǒng)，我們稱之為熱力學(xué)系統(tǒng)。

3.狀態(tài)參量：表示系統(tǒng)某種性質(zhì)的物理量

描述對(duì)象狀態(tài)參量參量類型

質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)位置和速度V運(yùn)動(dòng)學(xué)參量

系統(tǒng)的空間范圍體積V幾何參量

系統(tǒng)間或內(nèi)部力的作用壓強(qiáng)P力學(xué)參量

確定系統(tǒng)冷熱程度溫度T熱學(xué)參量

例如：某鋼瓶容積為/OO3其內(nèi)煤氣在溫度為2"。時(shí)的氣壓為5Gm。那在

我們使用的過程中是什么量在變化了呢？鋼瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)在減少，溫度在降

低，一直在變化，體積是不變的。這就是狀態(tài)參數(shù)變化的過程。

所以現(xiàn)實(shí)中我們不可能研究每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)樗麄兲嗬?，所?/p>

咱一般研究的是一個(gè)系統(tǒng)的宏觀參數(shù)。

4.平衡態(tài)

比如這個(gè)氣體系統(tǒng)，其中各個(gè)部分的參數(shù)是不同的，就好：稀

???????

像一個(gè)房間里有的地方分子密集一些，壓強(qiáng)大一些，有的地方*,???

密/

稀疏一些壓強(qiáng)小，而且會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化。一

但如果排除外界影響，并且性質(zhì)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，由于氣體分二二二二

子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)和彼此撞擊，最終各部分的狀態(tài)參數(shù)會(huì)趨于一二二二二

致，也就是各部分的壓強(qiáng)，分子數(shù)，冷熱程度等參數(shù)都均勻，且二二二二

不再隨著時(shí)間發(fā)生變化。就可以說這個(gè)氣體系統(tǒng)處于平衡態(tài)。即

2

對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，在經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到

穩(wěn)定(不隨時(shí)間變化)的狀態(tài)。就叫做平衡態(tài)。

在中學(xué)階段，我們主要處理平衡態(tài)的問題。

(-)熱平衡與溫度

1.熱平衡

掏出兩個(gè)狀態(tài)參量不同的系統(tǒng)，通過導(dǎo)熱材料相互接觸。那他倆就會(huì)相互影

響進(jìn)行熱交換，相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)也會(huì)改變，但一段時(shí)間后就都不再變化啦，于是

我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡。

2.熱平衡定律

此時(shí)你如果把他倆分開，只要他們沒受到外界影響，那讓

他倆再次接觸時(shí)，還處于熱平衡狀態(tài)?？茖W(xué)家在這個(gè)基礎(chǔ)上還

發(fā)現(xiàn)了普遍規(guī)律，如果A系統(tǒng)與B系統(tǒng)熱平衡，8與。熱平

衡，那么A與。一定也熱平衡。即

如果兩個(gè)系統(tǒng)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，也叫

熱力學(xué)第零定律。

3溫度

既然兩個(gè)系統(tǒng)，處于熱平衡，那肯定有某種共同的熱學(xué)性

質(zhì)，它就是溫度。

問題：為什么溫度計(jì)為啥能測(cè)量溫度?

因?yàn)樗蜏囟扔?jì)這倆系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，達(dá)到熱平衡位置，此時(shí)

溫度計(jì)中液體的溫度和熱水的溫度應(yīng)該相同，用數(shù)字標(biāo)出來，就測(cè)

量出熱水的溫度了。y

4.平衡態(tài)與熱平衡的比較

平衡態(tài)熱平衡

3

研究對(duì)象一個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)

區(qū)別

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)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)

（三）溫度計(jì)與溫標(biāo)

1.測(cè)溫物質(zhì)

①氣體測(cè)溫

古時(shí)候人們測(cè)量溫度主要靠體感，后來，伽利略老先生經(jīng)

過長(zhǎng)期研究，發(fā)明了世界上第一只空氣溫度計(jì)。觀察一下，玻

璃管中裝著帶顏色的水上端是個(gè)空心的圓球，下端開口插入盛

水的容器中。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，圓筒內(nèi)氣體體積膨脹，時(shí)管

中液面下降。反過來，環(huán)境溫度降低，圓球內(nèi)氣體體積收縮管

中液面上升。只要在管子上事先標(biāo)定溫度，就可以測(cè)量環(huán)境溫度啦。

②液體測(cè)溫

主要是酒精溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)。注意，酒精的沸點(diǎn)只有78℃,

酒精溫度計(jì)不能測(cè)量沸水的溫度。也正因?yàn)槿绱?，人們用水銀代替酒

精，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)高達(dá)357℃,測(cè)量的范圍更大。它們的原理初中也/

學(xué)過了。

總的來說溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)的熱脹冷縮的特性制成的。

問題：溫度計(jì)在生活中應(yīng)用廣泛。那溫度是如何定量定標(biāo)的？它的標(biāo)準(zhǔn)是

什么？

2.確定溫度零點(diǎn)和分度值

如果要確定一套溫標(biāo)，咱就需要規(guī)定出它

的零點(diǎn)和分度標(biāo)準(zhǔn)，拿常用的攝氏溫度為例。

是將標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰水混合物的溫度或者

說冰的熔點(diǎn)規(guī)定為0℃,而沸水的溫度規(guī)定為

100℃,然后把0~100℃之間，平均分成100份，每一份都是1℃,這就是現(xiàn)在使

用的攝氏溫標(biāo)。

3溫標(biāo)

4

①攝氏溫標(biāo)（攝氏溫度）：?jiǎn)挝挥谩肀硎?/p>

②華氏溫標(biāo)（華氏溫度）：?jiǎn)挝挥肊來表示

③熱力學(xué)溫標(biāo)（熱力學(xué)溫度）：?jiǎn)挝挥肒來表示

平時(shí)用的攝氏溫度3和熱力學(xué)溫標(biāo)T之間滿足關(guān)系：

T=t+273.15K

熱力學(xué)溫標(biāo)的確定沒有依賴具體的測(cè)溫物質(zhì)，而是根據(jù)理想氣體定律和熱力

學(xué)定律得出的，所以這里絕對(duì)要比攝氏溫標(biāo)更有科學(xué)意義，那在科研中大多用的

就是熱力學(xué)溫度。

課堂練習(xí)

例1：天氣預(yù)報(bào)地目的最高氣溫是27。，它是多少開爾文?進(jìn)行低溫物理的

研究時(shí)熱力學(xué)溫度是2.5K,它是多少攝氏度？

解析：（1）已知f=27t帶入，T=t+273.15

得T=27+273.15=300.15K

（2）已知T=2.5K帶入，T=t+273.15

得t=-270.65℃

例2：關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說法中正確的是（）

A.-33V=240.15K

B.溫度變化了1V,也就是溫度變化1K

C.攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值

D.溫度由，升至2f,對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273K+/

解析：AB正確，熱力學(xué)溫度不可以取負(fù)值。

例3：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（圖乙），用這段金屬絲做溫度探頭，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(gè)最簡(jiǎn)單的電阻溫度計(jì)。請(qǐng)判斷：如果

電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻都是不變的，電流表上代表/2的兩點(diǎn)，哪個(gè)應(yīng)該標(biāo)

在電流比較大的刻度上？

解析：根據(jù)焦耳定律和閉合電路歐姆定律

可知：電流通過導(dǎo)體電阻發(fā)熱，電阻溫度升高，電阻

阻值增大，電流變小，故t/應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上。

5

K板書設(shè)計(jì)》

2.1溫度和溫標(biāo)

一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)

1.在物理學(xué)中所研究的對(duì)象，稱為系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體，統(tǒng)稱為外界。