2.1 温度和温标 导学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理导学案聚焦“温度和温标”及“封闭气体压强的计算”核心知识点，通过课本导练梳理状态参量、平衡态、热平衡等基础概念，结合小组讨论深化温标换算与热平衡分析，构建从概念理解到专题应用的学习支架，衔接前后知识脉络。 资料突出物理观念建构，强化温度、压强等热学参量的理解与应用，通过液片法、力平衡法等模型建构培养科学思维，例题与变式训练结合分层次习题设计，助力学生提升科学推理与问题解决能力，便于教师开展分层教学与学习效果评估。

目录 第二章　气体、固体和液体 1 1．温度和温标 1 【参考答案】 5 专题强化2 封闭气体压强的计算 6 【参考答案】 8 第二章　气体、固体和液体 1．温度和温标 【课标要求】了解材料科学的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。 【学习目标】 1．知道系统的状态参量及平衡态。 2．理解温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。 3．了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。 【学习重难点】 重点：1.温标的认识和相互转换； 2．温度计的基本原理和使用方法。 难点：1.热平衡的判断与分析； 2．绝对温标的概念和应用。 课本导练 必备知识 一、状态参量与平衡态 1．状态参量：_____________________________________________________________________________________________。 (1)体积V：系统的几何参量，它可以确定___________。 (2)压强p：系统的力学参量，它可以描述___________。 (3)温度T：系统的热学参量，它可以确定___________。 2．平衡态：_______________________________________________________________________________________________。 二、热平衡与温度 1．热平衡：_________________________________________________________________，这种平衡叫作热平衡。 2．热平衡定律：____________________________________________________________________________。 3．温度：热平衡中，表征“___________”的物理量。 4．热平衡的性质：____________________。 三、温度计与温标 热力学温度T与摄氏温度t (1)摄氏温标：___________________________________________________________，每份算作 。 (2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫作热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 (3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝___________K。 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示。 1．已知某物理量 与热力学温度 成正比，请把这个关系式用等式表示出来。现在用摄氏温度 来表示温度，这个关系式又该怎么写？分别画出 图像和 图像的草图。 一、课堂小结 二、课堂小测 （1）表示系统的状态参量常用的有体积、压强和温度等。（ ） （2）两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量。（ ） （3）温度计测温原理是热平衡定律。（ ） （4）0℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K。（ ） 点评点拨 一、状态参量与平衡态 为了描述和确定系统的状态，我们会用到哪些状态参量呢？在平衡态下，这些状态参量又有着什么样的特点？ 状态参量 在热学中，为确定系统的状态所需要用到的物理量叫作系统的状态参量.常用的状态参量有几何参量体积V、力学参量压强p、热学参量温度T. 对平衡态的理解 1．平衡态是一种理想情况; 2．热力学系统达到的平衡状态是动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统不受外界的影响，状态参量不随时间变化; 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. 二、热平衡与温度 两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态与温度是否会发生新的变化？ 热平衡定律 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，也叫热力学第零定律. 平衡态与热平衡的区别和联系 平衡态 热平衡 区别 研究对象 一个系统 两个接触的系统 区别 判断依据 系统不受外界影响，状态参量不变 两个系统的温度相同 联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 温度 1．概念：两个系统处于热平衡时具有的“共同的热学性质”的物理量叫作温度. 2．达到热平衡的两个系统的宏观标志：温度相同，若温度不同即两系统未达到热平衡，则系统之间一定存在着热交换. 例1． （多选）下列说法正确的是（ ） A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡 C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量 D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 变式训练1． 下列对热平衡的理解,正确的是 (　　) A．标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 B．A、B两系统分别与C系统达到热平衡,则A、B两系统也达到了热平衡 C．甲、乙、丙物体温度不相等,先把甲、乙接触,最终达到热平衡,再将丙与乙接触最终也达到热平衡,则甲、丙是处于热平衡的 D．热平衡时,两系统的温度相同,压强、体积也一定相同 例2． 密闭的固定容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则 A．氢分子的平均动能增大 B．氢分子的势能增大 C．氢气的内能增大 D．氢气的内能可能不变 变式训练2． 关于物体的内能，下列叙述中正确的应是（　　） A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．物体的内能不可能为零 C．内能相同的物体，它们的分子平均动能一定相同 D．内能不相同的物体，它们的分子平均动能一定不相同 三、温度计与温标 如果气体的温度是1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K? 温度计 1．测温原理：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.温度计与待测物体接触，达到热平衡时，其温度与待测物体的温度相同． 2．温度计：选择一种比热容较小的测量物质，根据这种物质随温度变化而变化的某个特性来制造温度计． 温标的分类 分类：摄氏温标和热力学温标． (1)摄氏温标：规定标准大气压下冰的熔点为 ，水的沸点为100 ℃，并据此把玻璃管上0 ℃刻度和 刻度之间均匀分成100等份，每份算作1 ℃，这种表示温度的方法就是摄氏温标，表示的温度叫作摄氏温度(t)． (2)热力学温标：1848年，开尔文提出了热力学温标，它不依赖于测温物体的具体性质.热力学温标表示的温度叫热力学温度(T)，单位是开尔文，简称开(K)． a．规定方法：规定摄氏温度的-273.15 ℃为零值，在表示温度差时，1 ℃与1 K相等． b．热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一．摄氏温标所确定的温度用t表示，t与热力学温度T的关系是T=t+273.15 K． c．热力学温标的零度(0 K)是低温的极限，永远达不到． 注：摄氏温标和热力学温标的零点不同．而就一个分度而言，Δt=1 ℃和ΔT=1 K相等，即ΔT=Δt．但物体所处温度为1 ℃与1 K是相差甚远． 例3． 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．热力学温度升高3 K，摄氏温度升高3 ℃ 变式训练3． （多选）关于温度和热平衡，下列说法中正确的是（ ） A．处于热平衡状态的系统，温度一定相同 B．摄氏温度变化1 ℃，热力学温度变化1 K C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D．温度是分子势能的宏观标志 【参考答案】 课本导练 必备知识 【答案】 一、1．状态参量：在热学中，用来描述系统状态的物理量。常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 (1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。 (2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。 (3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。 2．平衡态：一个热力学系统，在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 【答案】 二、1．热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 2．热平衡定律：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。 3．温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。 4．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 【答案】 三、热力学温度T与摄氏温度t (1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法。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 。 (2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫作热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 (3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 展示讨论 1．【答案】 ；； 二、课堂小测 【答案】 √ × √ √ 点评点拨 一、状态参量与平衡态 【答案】 思维探究 常用到p、V、T三个状态参量；在平衡态下，系统所有状态参量都不随时间变化。 二、热平衡与温度 【答案】 思维探究 均不会发生新的变化。 例1．【答案】BCD 变式训练1．【答案】B 例2．【答案】AC 变式训练2．【答案】B 三、温度计与温标 【答案】 思维探究 274.15 K　1 K 例3．【答案】D 变式训练3．【答案】AB 专题强化2 封闭气体压强的计算 1．熟练掌握平衡态下封闭气体压强的计算方法(重难点)。 2．熟练掌握非平衡态下封闭气体压强的计算方法(难点) 专题探究 一、平衡态下液体封闭气体压强的计算 1．液片法 (1)选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象； (2)分析液片两侧受力情况； (3)建立力的平衡方程，消去横截面积，得到液片两侧压强相等的结果，算得所求气体的压强. 2．利用连通器原理计算：在连通器中，同一种液体(中间液体不间断)的同一水平液面上的压强是相等的. 3．力平衡法： (1)选取与气体接触的液柱(或活塞、汽缸)为研究对象进行受力分析； (2)得到液柱(或活塞、汽缸)的受力平衡方程； (3)由F合=0列式求气体压强. 【示例】如图所示，由平衡条件列式求气体压强. 以图丙为例，以活塞为研究对象分析受力，活塞受重力mg、外界大气压力p0S，汽缸壁的压力N和汽缸内气体的压力F，其中 ，竖直方向上根据平衡条件得p0S+mg=Fcos θ，解得 【注意】上述结论中，S均为与气体接触的活塞的横截面积. 例1． 已知大气压强为p0，水银柱长度均为h1，水银密度为ρ，玻璃管均静止，重力加速度为g，求各封闭段气体压强. 变式训练1． 弯曲管子内注有密度为ρ的水，中间部分有空气，各管内液面高度差如图中所标，大气压强为p0，重力加速度为g，则图中A点处的压强是（ ） A．p0+3ρgh B．p0+2ρgh C．p0+ρgh D．ρgh 变式训练2． （多选）竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭的两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为p0，重力加速度为g，水银密度为ρ。下列说法正确的是（ ） A．空气柱a的压强为p0＋ρg(h2－h1－h3) B．空气柱a的压强为p0－ρg(h2－h1－h3) C．空气柱b的压强为p0＋ρg(h2－h1) D．空气柱b的压强为p0－ρg(h2－h1) 二、容器加速运动时封闭气体压强的计算 当容器加速运动时，通常选与气体相关联的液柱、汽缸或活塞为研究对象，并对其进行受力分析，然后由牛顿第二定律列方程，求出封闭气体的压强.具体分析步骤如下： 1．取封闭气体的容器的一部分(一般是可动部分)为研究对象(并非以气体为研究对象)． 2．对研究对象建立直角坐标系并进行受力分析(气体对研究对象的作用力写成F=pS形式)． 3．分别在x轴或y轴上根据牛顿第二定律列方程． 4．解方程． 变式训练3． 质量为M的汽缸口朝上静置于水平地面上(如图甲)，用质量为m的活塞封闭一定量的气体(气体的质量忽略不计)，活塞的横截面积为S。将汽缸倒扣在水平地面上(如图乙)，静止时活塞没有接触地面，且活塞下部分气体压强恒为大气压强。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计一切摩擦，则下列分析正确的是（ ） A．甲图中，汽缸对地面的压力为Mg B．甲图中，封闭气体压强为p0＋ C．乙图中，地面对汽缸的支持力为Mg＋p0S D．乙图中，封闭气体压强为p0－ 变式训练4． 如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。(已知外界大气压强为p0) 【参考答案】 专题探究 例1．【答案】 p1=p0，p2=p0+ρgh1，p3=p0-ρgh1，p4=p0-ρgh1sinθ 变式训练1．【答案】B 变式训练2．【答案】AC 变式训练3．【答案】B 变式训练4．【答案】 p0＋ 学科网（北京）股份有限公司 $