人教版高中物理選擇性必修第三冊(cè)導(dǎo)學(xué)案1溫度和溫標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道平衡態(tài)及系統(tǒng)的狀態(tài)參量．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)的原理，知道熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系.學(xué)科素養(yǎng)：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．(物理觀念)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(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力．(科學(xué)思維)3．會(huì)使用常見(jiàn)的溫度計(jì)，在使用過(guò)程中學(xué)會(huì)與他人合作交流，提高動(dòng)腦、動(dòng)手能力．(科學(xué)探究)4．學(xué)會(huì)使用溫度計(jì)時(shí)，應(yīng)客觀記錄數(shù)據(jù)，堅(jiān)持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的熱情．(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)自主梳理知識(shí)點(diǎn)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________組成的研究對(duì)象叫作熱力學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)．(2)外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生________的其他物體統(tǒng)稱(chēng)外界．2．狀態(tài)參量：用來(lái)確定________的物理量．常用的狀態(tài)參量有體積V、壓強(qiáng)p、________等．3．平衡態(tài)：在沒(méi)有外界影響的情況下，系統(tǒng)內(nèi)各部分的________達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)．答案：1.(1)大量分子(2)相互作用2．系統(tǒng)狀態(tài)溫度T3．狀態(tài)參量知識(shí)點(diǎn)二熱平衡與溫度1．熱平衡：如果兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸而傳熱，這兩個(gè)系統(tǒng)的________將會(huì)互相影響而分別改變．經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，各自的________不再變化了，即這兩個(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：處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一表征“______________”的物理量叫作溫度．這就是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理．答案：1.狀態(tài)參量狀態(tài)參量2．熱平衡3．共同的熱學(xué)性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)三溫度計(jì)與溫標(biāo)1．溫標(biāo)：定量描述________的方法．2．溫度計(jì)：用來(lái)測(cè)量物體(系統(tǒng))________的儀器叫溫度計(jì)．幾種溫度計(jì)的測(cè)溫原理：名稱(chēng)原理水銀溫度計(jì)根據(jù)水銀的________的性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度金屬電阻溫度計(jì)根據(jù)金屬鉑的________隨溫度的變化來(lái)測(cè)量溫度氣體溫度計(jì)根據(jù)氣體________隨溫度的變化來(lái)測(cè)量溫度熱電偶溫度計(jì)根據(jù)不同導(dǎo)體因________產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小來(lái)測(cè)量溫度3.兩種溫標(biāo)(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_(kāi)_______，水的沸點(diǎn)為_(kāi)_______．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，用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫作____________．(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(hào)t表示，單位是________，符號(hào)為℃熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，用符號(hào)T表示，單位是________，符號(hào)為K換算關(guān)系T＝________答案：1.溫度2．溫度熱膨脹電阻壓強(qiáng)溫差3．(1)0℃100℃100(2)熱力學(xué)溫度(3)攝氏度開(kāi)爾文t＋273.15K重難點(diǎn)研習(xí)研習(xí)1平衡態(tài)與熱平衡的比較導(dǎo)學(xué)探究如圖所示，將雞蛋放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎？提示：雞蛋放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間，其溫度、壓強(qiáng)、體積都不再變化，是平衡狀態(tài)．要點(diǎn)歸納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(xiàn)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．研習(xí)指導(dǎo)[典例1]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，說(shuō)明這兩個(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)的壓強(qiáng)一定相等解析：一般來(lái)說(shuō)，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不只一個(gè)，根據(jù)平衡態(tài)的定義知所有狀態(tài)參量都不隨時(shí)間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱平衡的定義知，處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)溫度相同，B正確，D錯(cuò)誤；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．答案：B教師指導(dǎo)解決熱平衡問(wèn)題應(yīng)注意的四個(gè)方面(1)平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部達(dá)到的一種動(dòng)態(tài)平衡．(2)必須要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間，直到系統(tǒng)內(nèi)所有狀態(tài)參量都不隨時(shí)間變化為止．(3)系統(tǒng)與外界沒(méi)有能量的交換．(4)達(dá)到熱平衡時(shí)，系統(tǒng)一定具有相同的溫度，其他狀態(tài)參量未必相同．針對(duì)訓(xùn)練1．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們一定具有相同的熱量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．熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理答案：BCD解析：熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；由熱平衡知識(shí)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，故選項(xiàng)B、D正確．2．(多選)下列狀態(tài)處于熱平衡態(tài)的是()A．將一金屬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℃環(huán)境中C．一個(gè)裝有氣體的密閉絕熱容器勻速運(yùn)動(dòng)，容器突然停止運(yùn)動(dòng)，容器內(nèi)的氣體D．開(kāi)空調(diào)2分鐘內(nèi)教室內(nèi)的氣體答案：AB解析：系統(tǒng)處于熱平衡態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變，金屬塊放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間，冰水混合物在0℃環(huán)境中，其溫度、壓強(qiáng)、體積都不再變化，是熱平衡態(tài)，故A、B正確；一個(gè)裝有氣體的密閉絕熱容器勻速運(yùn)動(dòng)突然停止時(shí)，容器內(nèi)氣體的溫度升高，壓強(qiáng)變大，故其不是熱平衡態(tài)，C錯(cuò)誤；開(kāi)空調(diào)2分鐘內(nèi)教室內(nèi)的氣體，其溫度、體積均要變化，故不是熱平衡態(tài)，D錯(cuò)誤．研習(xí)2對(duì)溫度和溫標(biāo)的理解導(dǎo)學(xué)探究(1)如圖所示，伽利略溫度計(jì)是利用玻璃管內(nèi)封閉的氣體作為測(cè)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？(2)如果氣體的溫度是1℃，也可以說(shuō)氣體的溫度是多少K？如果氣體的溫度升高了1℃，也可以說(shuō)氣體的溫度升高了多少K?提示：(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)274.15K'1K要點(diǎn)歸納1．“溫度”含義的兩種說(shuō)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?yàn)槔錈崾怯扇梭w的感覺(jué)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(gè)系統(tǒng)相互處于熱平衡時(shí)，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)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(jì)與待測(cè)物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測(cè)物體的溫度相同．3.溫標(biāo)(1)常見(jiàn)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(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文零度的規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度－273.15℃溫度名稱(chēng)攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號(hào)tT單位名稱(chēng)攝氏度開(kāi)爾文單位符號(hào)℃K關(guān)系(1)T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K；(2)1K的大小與1℃的大小相等研習(xí)指導(dǎo)[典例2]下列說(shuō)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(wú)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表示不同的溫度解析：如熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)，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．答案：B教師指導(dǎo)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系的理解(1)T＝t＋273.15K是解決有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系問(wèn)題的基礎(chǔ)．(2)攝氏溫度變化1℃與熱力學(xué)溫度變化1K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15K.(3)絕對(duì)零度是低溫的極限，只能接近，永遠(yuǎn)達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負(fù)值，但攝氏溫度可以出現(xiàn)負(fù)值．針對(duì)訓(xùn)練3．(多選)下列關(guān)于攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)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)，也可說(shuō)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；兩者關(guān)系式：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(shuō)成溫度變化1K，不能說(shuō)1K就是1℃，只能是1開(kāi)爾文的溫差等于1攝氏度的溫差，C、D錯(cuò)誤．4.(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)是槽中的紅色液體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)是利用測(cè)溫物質(zhì)的熱脹冷縮性質(zhì)制造的答案：CD解析：細(xì)管中的紅色液體是用來(lái)顯示球形瓶中空氣的體積隨溫度變化情況的，測(cè)溫物質(zhì)是球形瓶中封閉的空氣，該溫度計(jì)是利用空氣的熱脹冷縮的性質(zhì)制造的，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確．鞏固練習(xí)1．兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸，達(dá)到熱平衡后，它們具有相同的物理量是()A．質(zhì)量B．密度C．溫度D．重力答案：C解析：由熱平衡的定義可知，C選項(xiàng)正確．2．目前世界上最大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)在法國(guó)和瑞士的邊境建成，并投入使用．加速器工作時(shí)，需要注入約1萬(wàn)噸液氮對(duì)電路進(jìn)行冷卻，冷卻的最低溫度可達(dá)到零下271攝氏度，請(qǐng)將該溫度用熱力學(xué)溫標(biāo)來(lái)表示()A．2KB．271KC．4KD．0.1K答案：A解析：由熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系式T＝t＋273K和t＝－271℃得T＝2K，故A項(xiàng)正確．3．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)，故A正確．4．關(guān)于溫度與溫標(biāo)，下列說(shuō)法正確的是()A．溫度與溫標(biāo)是一回事，所以熱力學(xué)溫標(biāo)也稱(chēng)為熱力學(xué)溫度B．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值C．溫度升高3℃，在熱力學(xué)溫標(biāo)中溫度升高276.15KD．熱力學(xué)溫度每一開(kāi)爾文的大小與攝氏溫度每一攝氏度的大小相等答案：D解析：溫標(biāo)是溫度數(shù)值的表示方法，所以溫度與溫標(biāo)是不同的概念，用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度稱(chēng)為熱力學(xué)溫度，選項(xiàng)A錯(cuò)．?dāng)z氏溫度可以取負(fù)值，但是熱力學(xué)溫度不能取負(fù)值，因?yàn)闊崃W(xué)溫度的零點(diǎn)是低溫的極限，選項(xiàng)B錯(cuò)．?dāng)z氏溫度的每一攝氏度與熱力學(xué)溫度的每一開(kāi)爾文的大小相等，選項(xiàng)D對(duì)．溫度升高3℃也就是溫度升高了3K，選項(xiàng)C錯(cuò)．5．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答案：C解析：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；由熱平衡的定義知，C正確；溫度相同是熱平衡的標(biāo)志，必須相同，故D錯(cuò)誤．6．(多選)下列有關(guān)溫標(biāo)的說(shuō)法中正確的是()A．溫標(biāo)不同，測(cè)量時(shí)得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的B．不同溫標(biāo)表示的溫度數(shù)值不同，則說(shuō)明溫度不同C．溫標(biāo)的規(guī)定都