人教版 (2019)1 温度和温标获奖教案及反思

这是一份人教版 (2019)1 温度和温标获奖教案及反思，共8页。教案主要包含了状态参量与平衡态，热平衡与温度，温度计与温标，拓展提高等内容，欢迎下载使用。
备课人
学科
物理
课题
温度和温标
教学内容分析
本节课所采用的教材是人教版高中物理选择性必修3第2章第1节的内容，在“温度和温标”这节中，教科书引入了系统、状态参量、热平衡等一系列概念，并根据热平衡来定义温度。这样定义温度，使学生对温度这个物理量的理解，比初中“冷热的程度”这一说法深刻了很多，但又和初中的说法是一致的。初中物理学中学生知道用温度计测量温度的操作过程，而现在根据热平衡定律，明确了这一操作过程的物理原理。对许多与温度有关的物理现象，现在都可以用新的概念来重新认识。
学情分析
学生在初中已经接触过温度的含义——描述物体的冷热程度，在生活中对温度概念形成朴素的认识，但初中所学的温度定义缺乏严谨性，本节在初中的基础上对温度有了更严格的定义。本节概念多，抽象，教学时可类比力学中的研究对象、受力物体等概念解释系统、外界的含义，类比质量、密度、速度等学生熟悉的概念描述物体，了解状态参量描述系统的物理意义。
教学目标
1.学生知道什么是状态参量，什么是平衡态。
2.学生理解热平衡的概念及热平衡定律，体会生活中的热平衡现象。
3.学生理解温度的意义。
4.学生知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计。
5.学生掌握温度的定义，知道什么是温标、热力学温标，以及热力学温度的表示。知道摄氏温度和热力学温度的转换关系。
教学重难点
教学重点：平衡态的含义、温度的定义、热平衡定律、温标
教学难点：对平衡态和热平衡概念的理解、温度的定义
教学方法：讲授法、启发式教学、对话教学
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分为A、B两部分，它们的压强分别为PA、PB，温度分别为TA、TB。打开挡板K后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态？
学生观看课件并思考
引出系统、状态参量的概念。
讲授新课
一、状态参量与平衡态
（一）系统：在物理学中所研究的对象称为系统。
系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界（或环境）。在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法．
容器和酒精灯就是外界
烧杯中的液体就是系统
（二）状态参量 ： 描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量。
物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量。
①确定空间范围用体积V——几何参量
②系统间力的作用用压强P——力学参量
③确定系统冷热程度用温度T——热学参量
3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时状态称之为平衡态
由于分子做无规则的热运动，在这样的条件下达到的平衡往往整体平衡局部不平衡，且达到的平衡态具有一定的不稳定性，存在一定的起伏。这样的平衡称为动态平衡。
在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是无外界影响下的状态。
注意：
①平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。
②类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。
③处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统未必处于平衡态。
小试牛刀：
1. （多项）关于状态参量，下列说法正确的是（ ABC ）
A．体积是几何参量
B．压强是力学参量
C．温度是热学参量
D．压强是热学参量
2.（多选）下列各系统处于平衡态的是( ABD )
A.放在0 ℃的房间里的密闭导热容器中的冰水混合物
B.静止在沸水中足够长时间的铜块
C.刚刚放在教室中的一杯热水和一杯加较多冰块的可乐
D.放在恒温房间中很久的密闭导热容器中的84消毒液
体会什么是系统，并列举相关“系统”的例子。
理解什么叫状态参量，列举原来讲过的状态量，
理解平衡态的概念，知道平衡态是一中理想情况，类比化学中的化学平衡。
感受什么是状态参量。
让学生更好的理解什么是系统。
提高学生的类比能力，更好的理解新知识。
让学生理解气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量。
二、热平衡与温度
思考1： 前面所说的平衡态，指的是一个系统的状态参量不再改变。下面我们要研究一个系统与另一个系统相互作用的问题？
热平衡：两个系统发生热传递，最后它们各自的状态参量不再变化，达到相对稳定状态，也就说明他们已经具有了某种共同的性质，这时候我们就说它们达到了热平衡状态。
热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
（二）热平衡定律(又叫热力学第零定律)：
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。
思考2：处于热平衡的系统之间有什么共同的宏观特征？
温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。
用酒精灯对水进行加热。
系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。
小试牛刀：
【例题】(多选)下列说法正确的是（ ）
A.只有处于平衡态的系统才有状态参量
B.状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统状态变化时，其各个
状态参量都会改变
C.两物体发生热传递时，两系统处于非平衡态
D.0 ℃的冰水混合物放入0 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
答案：CD
【例题】(多选)关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是（ ）
A.只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B.两个系统在接触时它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的
C.热平衡就是平衡态
D.处于热平衡的几个系统的温度一定相等
答案：BD
思考： 如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。
思考，讨论，系统热平衡的宏观特征是什么。
学生阅读热平衡定律的内容，类比数学中平行线的原理。
观察现象：最后沸腾后，水的温度不再升高，水银温度计的温度也不再升高，此时两个系统达到热平衡
思考问题，并作出解释。
学生思考讨论并回答
让理解热平衡的概念，初步感受温度是表征系统热平衡的宏观特征。
加强学生对热平衡定律内容的理解，为下一步引出温度做铺垫。
温度是系统的热学性质，不再是初中简单的“表示物体冷热程度的物理量”
让学生通过练习更好的理解什么是平衡态以及温度是标志一个物体与其他物体
理解两种温标，知道生活中的温标与热力学温标的不同
三、温度计与温标
（一）温标：定量描述温度的方法称为温标。
（1）温标的建立包含三个要素：
①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质；
②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定；
③确定固定点即温度的零点和分度方法。
（二）两种温标：
①摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，这种温标规定标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃。在0℃和100℃之间均匀分成100等份，每份算作1℃。
②热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，这种温标规定摄氏温度的－273.15℃为零值。
2、摄氏温度与热力学温度：
(1)摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做热力学温度，用符号t表示。单位：摄氏度，符号为℃。
(2)热力学温度：用热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。用符号T表示 。单位：开尔文，简称开，符号为K。
(3) 摄氏温度t与热力学温度T的换算关系：
T＝t+273.15（K）
注意：
①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K。在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；
②由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化1℃与变化1 K的变化量是等同的，但物体所处状态为1℃与1 K是相隔甚远的。
小试牛刀
【例题】关于温度与温标,下列说法正确的是 ( )
A.温度与温标是一回事,所以热力学温标也称为热力学温度
B.摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C.摄氏温度升高3 ℃,在热力学温标中温度升高276.15 K
D.热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等
解析：温度与温标不是一回事,A错误;热力学温度不可以取负值,B错误;根据T=t+273.15 K可知,摄氏温度升高3 ℃,在热力学温标中,温度升高3 K,C错误;热力学温标的分度与摄氏温标的分度是相等的,即热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等,D正确。故选D。
【例题】气体初始温度为27 ℃,升高了20 ℃,用热力学温标表示,气体初始温度为( )
A.300 K,升高了20 K
B.27 K,升高了20 K
C.300 K,升高了293 K
D.27 K,升高了293 K
解析：摄氏温度与热力学温度的关系是T=t+273 K,气体初始温度为27 ℃,用热力学温标表示为T=t+273 K=300 K,温度升高了Δt=20 ℃=20 K,故A正确。
思考摄氏温标和热力学温标的概念和区别
学生计算温标的换算
了解多种温度计的测温原理。
让学生会进行摄氏温标和热力学温标的换算。
巩固加深对摄氏温标和热力学温标的理解。
拓展知识面
四、拓展提高
常见温度计的测温原理
水银温度计：根据水银的热膨胀性质来测量温度的。
金属电阻温度计：根据铂的电阻随温度的变化来测量温度的。
气体温度计：根据气体的压强随温度的变化来测量温度的。
热电偶温度计：根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度的。
小试牛刀
【例题】(多选)下列物体处于平衡态的是( )
A.冰水混合物处在1 ℃的环境中
B.将一铝块放入沸水中加热较长的时间
C.冬天刚打开空调的教室内的气体
D.用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间
答案：BD
【例题】下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )
A.开空调2 min内教室内的气体处于平衡态
B.两个温度不同的物体相互接触,这两个物体组成的系统处于非平衡态
C.两个物体发生热传递时,能量在它们组成的系统中传递,对整个系统而言处于平衡态
D.压缩密闭容器中的空气,空气处于平衡态
答案：B
【例题】如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的（ ）
A.温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B.温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C.温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D.温度、压强稳定，但体积仍可变化
答案：A
【例题】关于平衡态和热平衡,下列说法正确的是( )
A.只要温度不变且处处相等,系统就一定处于平衡态
B.两个系统在接触时它们的状态不发生变化,说明这两个系统原来的温度是相等的
C.热平衡就是平衡态
D.处于热平衡的几个系统的压强一定相等
答案：B
强化理解温度计的原理。
强化摄氏温标和热力学温标的联系和区别。
课堂总结
梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书设计
一、状态参量与平衡态
1、系统
2、状态参量
3、平衡态
二、热平衡与温度
1、热平衡
2、热平衡定律
3、温度
三、温度计与温标
1、温标①摄氏温标 ②热力学温标
2、热力学温度与摄氏温度
T＝t+273.15（K）
作业设计
分层作业
教学反思与评价
本课内容更加适合提问式授课，一个知识就可以作为一个问题来提问学生。估计这样的效果会更好。本课学生难以理解的是开氏温度和摄氏温度之间转化关系。关系式是非常简单的，但是到做题的时候就不懂，主要还是不理解为什么要这样转化，所以上课时一定要讲清楚开氏温度的应用，以及和摄氏、华氏温度的区别等。
热平衡定律的结论对学生来说是显而易见的，例如在数学课程中a=b，b=c，那么a=c.实际上，热平衡定律是热学中的一条基本公理，它的正确性由大量实验事实所证实，是物理学中的一条公理，具有重要的地位，可以向学生指明这一点，突出它的重要地位。
温标的建立在后面章节中教材有具体的习题，在学习后续内容后再强调对温标的理解，本节不适宜讲解太深。