2021人教版高中物理選修(3-3)7.4《溫度和溫標》word學案

1、學案4溫度和溫標目標定位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系.3.了解溫度計的原理，知道熱力學溫度與攝氏溫度的換算關系.一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)問題設計在力學中，為了確定物體機械運動的狀態(tài)，我們使用了位移和速度這兩個物理量.在熱學中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài)，需要哪些物理量呢？答案體積、壓強和溫度.要點提煉1.熱力學系統(tǒng):由大量分子組成的一個研究對象.2.熱力學系統(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p:系統(tǒng)的力學參量，它可以描述系統(tǒng)的力學性質.(3)溫度T:系統(tǒng)的熱學參量，它可以確定系統(tǒng)的冷熱程度.3.對平衡

2、態(tài)的理解(1)在沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)內的各部分的狀態(tài)參量達到穩(wěn)定，即達到平衡態(tài).(2)平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的.延伸思考處于平衡態(tài)的系統(tǒng)，其內部分子是否停止了運動？答案不是.熱力學的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現為系統(tǒng)的宏觀性質不隨時間變化.二、熱平衡與溫度問題設計用手心握住體溫計玻璃泡，觀察到體溫計的示數逐漸上升.當上升到36C左右時，為什么不再上升？當把它立即放入40C的水中時，你又看到什么現象？答案體溫計與人體溫度相同時，不再上升；又會上升.要點提煉1.熱平衡:兩個系統(tǒng)相互接觸

3、而傳熱，它們的狀態(tài)參量將改變.但是經過一段時間以后，狀態(tài)參量就不再變化了，這說明兩個系統(tǒng)對于傳熱來說已經達到了平衡，這種平衡叫做熱平衡.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)彼此之間也必定處于熱平衡，這個結論稱為熱平衡定律.3.理解熱平衡的兩個層面(1)原來兩個系統(tǒng)不是熱平衡，接觸后最終達到熱平衡.(2)原來兩個系統(tǒng)處于熱平衡，再接觸，兩個系統(tǒng)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化.4.熱平衡與溫度(1)一切達到熱平衡的物體都具有相同的溫度.(2)溫度計的測溫原理若物體與A處于熱平衡，它同時也與B處于熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理.三、溫度計與

4、溫標問題設計如圖1所示，伽利略溫度計是利用玻璃管內封閉的氣體作為測量物質制成的，當外界溫度越高時，細管內的水柱越高嗎？圖1答案由熱脹冷縮可知，當外界溫度越高時，氣體膨脹越厲害，則細管內的水柱越低.要點提煉1.幾種溫度計的測量原理(1)水銀溫度計是根據水銀熱脹冷縮的性質來測量溫度的.(2)金屬電阻溫度計是根據金屬的電阻隨溫度的變化來測量溫度的.(3)氣體溫度計是根據氣體壓強與溫度的關系來測量溫度的.(4)熱電偶溫度計是根據不同導體因溫差產生的電動勢的大小來測量溫度的.2.溫標要素第一，選擇某種具有測溫屬性的測溫物質；第二，了解測溫物質隨溫度變化的函數關系；第三，確定溫度零點和分度的方法.3.熱力

5、學溫度T與攝氏溫度t(1)攝氏溫標:一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標準大氣壓下冰的熔點為0，水的沸點為100，在0和100之間均勻分成100等份，每份算做1.(2)熱力學溫標:現代科學中常用的表示溫度的方法，熱力學溫標也叫絕對溫標.熱力學溫標表示的溫度叫熱力學溫度.用符號T表示，單位是開爾文，符號為K.(3)攝氏溫度與熱力學溫度的關系為Tt273.15K.(4)注意:攝氏溫標的1的分格與熱力學溫標1K的分格是等價的，故用熱力學溫標表示的溫度和攝氏溫標表示的溫度，雖然起點不同，但表示溫度的溫度差是相同的，即Tt.延伸思考“1K1”對嗎？答案在表示溫度差時“1K1”是正確的，即Tt.但在表示溫度高

6、低時卻不正確.一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)例1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，系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)時各部分的參量不發(fā)生變化B.當系統(tǒng)不受外界影響，且經過足夠長的時間，其內部各部分狀態(tài)參量將會相同C.只有處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D.兩物體發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)解析處于非平衡狀態(tài)的系統(tǒng)也有狀態(tài)參量，而且參量會發(fā)生變化.經過足夠長的時間，系統(tǒng)若不受外界影響就會達到平衡狀態(tài)，各部分狀態(tài)參量將會相同，故B項正確，A、C項錯誤；處于熱傳遞過程中的兩系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，故D項錯誤.答案B二、熱平衡與溫度例2關于熱平衡，下列說法正確的是()A.系統(tǒng)甲與系統(tǒng)乙達到熱平衡就

7、是它們的溫度達到相同的狀態(tài)B.標準狀況下，冰水混合物與0C的水未達到熱平衡C.量體溫時溫度計需和身體接觸十分鐘左右是為了讓溫度計跟身體達到熱平衡D.冷熱程度相同的兩系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)解析兩系統(tǒng)達到熱平衡時的標志是它們的溫度相同，或者說它們的冷熱程度相同，所以A、C、D對，B錯.答案ACD三、溫度計與溫標例3關于溫度與溫標，下列說法正確的是()A.溫度與溫標是一回事，所以熱力學溫標也稱為熱力學溫度B.攝氏溫度與熱力學溫度都可以取負值C.攝氏溫度升高3C，在熱力學溫標中溫度升高276.15KD.熱力學溫度每一度的大小與攝氏溫度每一度的大小相等解析溫標是溫度數值的表示方法，所以溫度與溫標是不同的概念

8、，用熱力學溫標表示的溫度稱為熱力學溫度，選項A錯.攝氏溫度可以取負值，但是熱力學溫度不能取負值，因為熱力學溫度的零點是低溫的極限，故選項B錯.攝氏溫度的每一度與熱力學溫度的每一度的大小相等，選項D正確.攝氏溫度升高3C，也就是熱力學溫度升高了3K，故選項C錯.答案D針對訓練(1)水的沸點是K.(2)絕對零度是K.(3)某人體溫是36.5，也可以說體溫為K，此人體溫升高1.5，也可以說體溫升高K.答案(1)100373(2)273.150(3)309.51.51.(狀態(tài)參量與平衡態(tài))下列狀態(tài)中處于平衡態(tài)的是()A.將一金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間B.冰水混合物處在0C環(huán)境中C.突然被壓縮的氣

9、體D.開空調2分鐘內教室中的氣體答案AB解析系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變.金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間，冰水混合物在0C環(huán)境中，其溫度、壓強、體積都不再變化，是平衡態(tài)，故A、B對；突然被壓縮的氣體溫度升高，壓強變大，故其不是平衡態(tài)，C錯；開空調2分鐘內教室中的氣體溫度、體積均要變化，故其不是平衡態(tài)，D錯.2.(熱平衡與溫度)下列說法正確的是()A.兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們一定具有相同的熱量B.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C.溫度是決定兩個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量D.熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理答案BCD解析處于熱

10、平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量溫度，故A項錯誤，C項正確；由熱平衡定律可知，若物體與A處于熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則A的溫度便等于B的溫度，這也是溫度計用來測量溫度的基本原理，故B、D兩項也正確.故正確答案為B、C、D.3.(溫度計與溫標)嚴冬，湖面上結了厚厚的冰，但冰下魚兒仍在游動.為了測出冰下水的溫度，徐強同學在冰上打了一個洞，拿來一支實驗室溫度計，用下列四種方法測水溫，正確的做法是()A.用線將溫度計拴牢從洞中放入水里，待較長時間后從水中提出，讀出示數B.取一空的塑料飲水瓶，將溫度計懸吊在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后待較長時間，然后將瓶提出，立即讀出溫度計的示數C.

11、若溫度計顯示的示數為攝氏溫度4，即熱力學溫度4KD.若溫度計顯示的示數為攝氏溫度4，即熱力學溫度277.15K答案BD解析要測量冰下水的溫度，必須使溫度計與冰下的水達到熱平衡時，再讀出溫度計的示數，可隔著冰又沒法直接讀數，把溫度計取出來，顯示的又不是原熱平衡狀態(tài)下的溫度，所以選項A錯誤，B正確.Tt273.15K277.15K，選項C錯誤，D正確.4.(溫度計與溫標)下列有關溫度的說法正確的是()A.用攝氏溫標和熱力學溫標表示溫度是兩種不同的表示方法B.用兩種溫標表示同一溫度的變化時，兩者的數值相等C.1K就是1D.當溫度變化1時，也可以說成溫度變化273K答案AB解析溫標是用來定量描述溫度的

12、方法，常用的溫標有攝氏溫標和熱力學溫標，兩種溫標表示同一溫度時，數值不同，但在表示同一溫度變化時，數值是相同的.若物體的溫度升高1K，也可以說物體的溫度升高1，但在表示物體的溫度時，物體的溫度為1K，而不能說成物體的溫度為1.題組一對狀態(tài)參量與平衡態(tài)的理解1.熱力學系統(tǒng)的平衡態(tài)是一種()A.定態(tài)平衡B.動態(tài)平衡C.分子已經不動D.分子仍做無規(guī)則運動答案BD解析熱力學系統(tǒng)的平衡是大量分子的平均效果，是動態(tài)平衡.2.在熱學中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量()A.每個氣體分子的運動速率B.壓強C.體積D.溫度答案BCD解析描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)，其參量是宏觀量，每個氣體分子的運動速率

13、是微觀量，不是氣體的宏觀狀態(tài)參量.氣體的壓強、體積和溫度分別是從力學、幾何學、熱學三個角度對氣體的性質進行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀態(tài)的三個狀態(tài)參量.故正確答案為B、C、D.題組二對熱平衡與溫度概念的理解3.甲、乙兩物體接觸時，甲向乙傳遞熱量的原因是()A.甲的質量比乙大B.甲的比熱容比乙大C.甲的熱量比乙多D.甲的溫度比乙高答案D解析熱傳遞發(fā)生的原因是兩物體的溫度不同，本質是熱量從高溫物體傳到低溫物體，故D項正確.4.兩個原來處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，分開后，由于受外界的影響，其中一個系統(tǒng)的溫度升高了5K，另一個系統(tǒng)的溫度升高了5，則下列說法正確的是()A.兩個系統(tǒng)不再是熱平衡狀態(tài)B.兩個系統(tǒng)

14、此時仍是熱平衡狀態(tài)C.兩個系統(tǒng)的狀態(tài)都發(fā)生了變化D.兩個系統(tǒng)的狀態(tài)都沒有發(fā)生變化答案BC解析由于兩個系統(tǒng)原來處于熱平衡狀態(tài)，溫度相同，當分別升高5和5K后，溫度仍相同，兩個系統(tǒng)仍為熱平衡狀態(tài)，故A錯誤，B正確；由于溫度發(fā)生了變化，系統(tǒng)的狀態(tài)也發(fā)生了變化，故C正確，D錯誤.題組三溫度計的使用和兩種溫標的關系5.關于熱力學溫度和攝氏溫度，以下說法正確的是()A.熱力學溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位B.溫度升高了1就是升高了1KC.某物體攝氏溫度10，即熱力學溫度10KD.0的溫度可用熱力學溫度粗略地表示為273K答案ABD6.伽利略在1593年制造了世界上第一個溫度計空氣溫度計，如圖1所

15、示，一個細長頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中，細管中的液面清晰可見，如果不考慮外界大氣壓的變化，就能根據液面的變化測出溫度的變化，則()圖1A.該溫度計的測溫物質是槽中的液體B.該溫度計的測溫物質是細管中的紅色液體C.該溫度計的測溫物質是球形瓶中的空氣D.該溫度計是利用測溫物質的熱脹冷縮性質制造的答案CD解析細管中的紅色液體是用來顯示球形瓶中空氣的體積隨溫度變化情況的，測溫物質是球形瓶中封閉的空氣，該溫度計是利用它的熱脹冷縮的性質制造的，故A、B錯，C、D正確.7.下列關于熱力學溫度的說法中，不正確的是()A.熱力學溫度的零度是273.15B.熱力學溫度的每一度的大小和攝氏溫度每一度的大小是

16、相同的C.絕對零度是低溫的極限，永遠達不到D.1就是1K答案D解析由Tt273.15K可知選項A、B說法正確；絕對零度只能無限接近，不能達到，C項說法正確；表示變化量時，改變1就是改變1K，但是表示溫度時，1與1K不同，D項說法錯誤，故選D.8.小麗測量燒杯中熱水的溫度時，將熱水倒入另一燒杯中很少一部分，然后如圖2中那樣去測量和讀數，她這樣做被小寧發(fā)現了，小寧指出她的錯誤如下，你認為小寧找得對的是()圖2A.不應倒入另一燒杯中，這會使溫度降低B.水倒得太少，溫度計的玻璃泡不能完全浸沒C.讀數時，視線應該與刻度線相平，而不應斜視D.應該將溫度計取出讀數，而不應該放在水里讀答案ABC解析題中將少量

17、水倒入另一燒杯測量，有兩處錯誤:其一，少量水沒能浸沒溫度計的玻璃泡，達到熱平衡時測量的不是水的溫度；其二，少量水倒入另一燒杯，這少量水與另一燒杯又達到一個新的熱平衡，溫度已改變，再用溫度計測量時，測出的是這個新的熱平衡狀態(tài)的溫度，而不是待測水的溫度.題中C選項讀數時的錯誤小寧找得對，但是小寧在D選項中要把溫度計取出來讀數就不對了.當把溫度計取出來時，在空氣中溫度計與空氣間存在溫度差，有熱傳遞，會破壞原來的熱平衡，示數會變化.9.攝氏溫標:在1954年以前，標準溫度的間隔是用兩個定點確定的.它們是水在標準大氣壓下的沸點(汽化點)和冰在標準大氣壓下與飽和空氣的水相平衡時的熔點(冰點).攝氏溫標(以前稱為百分溫標)是由瑞典物理學家攝爾修斯設計的.如圖3所示，把冰點定為0，汽化點定為100，因此在這兩個固定點之間共為100，即一百等份，每等份代表1度，用1表示，用攝氏溫標表示的溫度叫做攝氏溫度.攝氏溫標用度作單位，常用t表示.熱力學溫標由英國科學家威廉湯姆遜(開爾文)創(chuàng)立，把273.15作為零度的溫標，叫做熱力學溫標(或絕對溫標).熱力學溫標的單位用K表示，常用T表示.試回答:圖3(1)熱力學溫標與攝氏溫標之間的關系為:.(2)如果可以粗略地取273為絕對零度.在一標準大氣壓下，冰的熔點為，即為K，水的沸點是，即K.(3)如果物體的溫度升高1，那么，物體的溫度將升高K.答案(1)T