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1、2.1 溫度和溫標 〖教材分析〗 在初中溫度是用來表示物體冷熱程度的一個物理量，在我國通常使用攝氏溫標來標志。本節(jié)課將溫度的概念深化，溫度是熱平衡的標志。并由此引出測溫物質(zhì)以及溫標等概念。本節(jié)課將更加有助于學生立即溫度的含義，和對物理生活的認識，激發(fā)對生活的感悟。 〖教學目標與核心素養(yǎng)〗 物理觀念∶理解狀態(tài)參量、平衡態(tài)溫度、熱力學溫度的概念，理解熱力學溫度與攝氏溫度的區(qū)別和聯(lián)系。 科學思維∶對比分析平衡態(tài)與熱平衡之間的關(guān)系，知道溫度它們是共同的熱學性質(zhì)。 科學探究：利用玻璃瓶模擬伽利略的溫度計，知道溫度計的普遍原理。 科學態(tài)度與責任∶溫度的使用，再次體現(xiàn)了知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力為社會服

2、務的生動例子，激發(fā)學生學習物理的興趣。 〖教學重難點〗 教學重點：熱力學溫度和攝氏溫度的關(guān)系。 教學難點：熱平衡與溫度的關(guān)系。 〖教學準備〗 多媒體課件、玻璃瓶，膠塞、酒精燈、水槽、細管等。 〖教學過程〗 物體是由大量分子組成的，分子在做永不停息的無規(guī)則運動，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：石器時代、青銅器時代、鐵器時代和電子信息。 一、新課引入 假如一個容器用擋板K隔開，容器中的氣體被分成A、B兩部分，它們的壓強分別為pA、PB，溫度分別為TA、TB。打開擋板K后，如果容器與外界沒有能量交換，經(jīng)過一段時間后，容器

3、內(nèi)的氣體會是什么狀態(tài)? 提出問題：狀態(tài)穩(wěn)定后，它們的壓強、溫度和開始的時候比是變大了還是變小了? 二、新課教學 （一）狀態(tài)參量與平衡態(tài) 問題提問：什么是系統(tǒng)，什么是外界？ 1.在物理學中所研究的對象，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。 例如，用酒精燈加熱容器中的氣體，把氣體作為研究對象，它就是一個熱力學系統(tǒng)，而容器和酒精燈就是外界。 熱力學研究的對象是由大量分子組成的系統(tǒng)，我們稱之為熱力學系統(tǒng)。 3.狀態(tài)參量：表示系統(tǒng)某種性質(zhì)的物理量 描述對象 狀態(tài)參量 參量類型 質(zhì)點的運動狀態(tài) 位置和速度v 運動學參量 系統(tǒng)的空間范圍 體積V

4、 幾何參量 系統(tǒng)間或內(nèi)部力的作用 壓強P 力學參量 確定系統(tǒng)冷熱程度 溫度T 熱學參量 例如：某鋼瓶容積為100L，其內(nèi)煤氣在溫度為20oC時的氣壓為5atm。那在我們使用的過程中是什么量在變化了呢？鋼瓶內(nèi)氣體的壓強在減少，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)實中我們不可能研究每一個分子的運動狀態(tài)，因為他們太多啦，所以咱一般研究的是一個系統(tǒng)的宏觀參數(shù)。 4.平衡態(tài) 比如這個氣體系統(tǒng)，其中各個部分的參數(shù)是不同的，就好像一個房間里有的地方分子密集一些，壓強大一些，有的地方稀疏一些壓強小，而且會隨著時間發(fā)生變化。 但如果排除外界影響，并且性

5、質(zhì)足夠長的時間，由于氣體分子的無規(guī)則運動和彼此撞擊，最終各部分的狀態(tài)參數(shù)會趨于一致，也就是各部分的壓強，分子數(shù)，冷熱程度等參數(shù)都均勻，且不再隨著時間發(fā)生變化。就可以說這個氣體系統(tǒng)處于平衡態(tài)。即 對于一個封閉系統(tǒng)，在經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)各部分的狀態(tài)參量會達到穩(wěn)定（不隨時間變化）的狀態(tài) 。就叫做平衡態(tài)。 在中學階段，我們主要處理平衡態(tài)的問題。 （二）熱平衡與溫度 1.熱平衡 掏出兩個狀態(tài)參量不同的系統(tǒng)，通過導熱材料相互接觸。那他倆就會相互影響進行熱交換，相應的狀態(tài)參數(shù)也會改變，但一段時間后就都不再變化啦，于是我們就說這兩個系統(tǒng)達到熱平衡。 2.熱平衡定律 此時你如果把他倆分開，只要

6、他們沒受到外界影響，那讓他倆再次接觸時，還處于熱平衡狀態(tài)。科學家在這個基礎(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，B與C熱平衡，那么A與C一定也熱平衡。即 如果兩個系統(tǒng)與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。這個結(jié)論稱為熱平衡定律，也叫熱力學第零定律。 3.溫度 既然兩個系統(tǒng)，處于熱平衡，那肯定有某種共同的熱學性質(zhì)，它就是溫度。 問題：為什么溫度計為啥能測量溫度？ 因為水和溫度計這倆系統(tǒng)進行熱交換，達到熱平衡位置，此時溫度計中液體的溫度和熱水的溫度應該相同，用數(shù)字標出來，就測量出熱水的溫度了。 4.平衡態(tài)與熱平衡的比較 平衡態(tài) 熱平衡 區(qū)

7、別 研究對象 一個系統(tǒng) 兩個接觸的系統(tǒng) 判斷依據(jù) 系統(tǒng)不受外界影響，狀態(tài)參量不變 兩個系統(tǒng)溫度相同 聯(lián)系 處于熱平衡的兩個系統(tǒng)都處于平衡態(tài) （三）溫度計與溫標 1.測溫物質(zhì) ①氣體測溫 古時候人們測量溫度主要靠體感，后來，伽利略老先生經(jīng)過長期研究，發(fā)明了世界上第一只空氣溫度計。觀察一下，玻璃管中裝著帶顏色的水上端是個空心的圓球，下端開口插入盛水的容器中。當環(huán)境溫度升高時，圓筒內(nèi)氣體體積膨脹，時管中液面下降。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定溫度，就可以測量環(huán)境溫度啦。 ②液體測溫 主要是酒精溫度計和水銀溫度計。注意，酒精的沸點

8、只有78℃，酒精溫度計不能測量沸水的溫度。也正因為如此，人們用水銀代替酒精，因為它的沸點高達357℃，測量的范圍更大。它們的原理初中也學過了。 總的來說溫度計是利用測溫物質(zhì)的熱脹冷縮的特性制成的。 問題：溫度計在生活中應用廣泛。那溫度是如何定量定標的？它的標準是什么？ 2.確定溫度零點和分度值 如果要確定一套溫標，咱就需要規(guī)定出它的零點和分度標準，拿常用的攝氏溫度為例。是將標準大氣壓下的冰水混合物的溫度或者說冰的熔點規(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。 3.溫標 ①攝氏溫標（攝氏溫度）：單位用℃

9、來表示 ②華氏溫標（華氏溫度）：單位用F來表示 ③熱力學溫標（熱力學溫度）：單位用K來表示 平時用的攝氏溫度t，和熱力學溫標T之間滿足關(guān)系： T=t+273.15K 熱力學溫標的確定沒有依賴具體的測溫物質(zhì)，而是根據(jù)理想氣體定律和熱力學定律得出的，所以這里絕對要比攝氏溫標更有科學意義，那在科研中大多用的就是熱力學溫度。 課堂練習 例1：天氣預報地目的最高氣溫是27℃，它是多少開爾文?進行低溫物理的研究時熱力學溫度是2.5K，它是多少攝氏度? 解析：（1）已知t=27℃帶入，T = t + 273.15 得T=27+273.15=300.15K （2） 已知T=2.5

10、K帶入，T = t + 273.15 得t= -270.65oC 例2：關(guān)于熱力學溫度，下列說法中正確的是（ ） A. -33℃=240.15K B. 溫度變化了1℃，也就是溫度變化1K C. 攝氏溫度與熱力學溫度都可以取負值 D. 溫度由t升至2t，對應的熱力學溫度升高了273K+t? 解析：AB正確，熱力學溫度不可以取負值。 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的溫度刻度，于是就得到一個

11、最簡單的電阻溫度計。請判斷：如果電池的電動勢和內(nèi)電阻都是不變的，電流表上代表 t1、t2 的兩點，哪個應該標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：電流通過導體電阻發(fā)熱，電阻溫度升高，電阻阻值增大，電流變小，故 t1 應標在電流較大的刻度上。 〖板書設(shè)計〗 2.1 溫度和溫標 一、狀態(tài)參量與平衡態(tài) 1.在物理學中所研究的對象，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。 3.狀態(tài)參量∶表示系統(tǒng)某種性質(zhì)的物理量 體積V、壓強P、溫度T 4.平衡態(tài)∶對于一個封閉系統(tǒng)，在經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)各部分的

12、狀態(tài)參量會達到穩(wěn)定（不隨時間變化）的狀態(tài)。 二、熱平衡與溫度 1.熱平衡∶如果兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱 ，它們的狀態(tài)參量將會互相影響而分別改變，但經(jīng)過一段時間后，狀態(tài)參量不再變化，我們就說兩個系統(tǒng)達到了熱平衡。 2.熱平衡定律∶如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡。 3.共同的熱學性質(zhì) ∶達到熱平衡的系統(tǒng)具有相同的溫度 三、溫度計與溫標 開氏溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系是∶T=t+ 273.15K 〖教學反思〗 本課內(nèi)容更加適合提問式授課，一個知識就可以作為一個問題來提問學生。估計這樣的效果會更好。本課學生難以理解的是開氏溫度和攝氏溫度之間轉(zhuǎn)化關(guān)系。關(guān)系式是非常簡單的，但是到做題的時候就不懂，主要還是不理解為什么要這樣轉(zhuǎn)化，所以上課時一定要講清楚開氏溫度的應用，以及和攝氏、華氏溫度的區(qū)別等。 8