第2章 1 温度和温标-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

021 第二章气体、固体和液体 1.温度和温标 ○目标重点展示 素养目标 学习重点 知道状态参量、平衡态、热平衡、温度、热力学温度的概念及 物理观念 热平衡定律。 (1)理解平衡态及热平衡定律。 (1)温度计的测温原理。 科学思维 (2)掌握摄氏温度与热力学温度的关系，能进行相关的计 (2)热力学温度与摄氏 算，培养学生分析、解决问题的能力。 温度的关系。 会使用常见的温度计，在使用过程中学会与他人合作交流， 科学探究 提高动脑、动手能力。 探究点1状态参量与平衡态 。新知导学 [提示] 会变成压强和温度一 情境：假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被 样的均匀的气体。 分成A、B两部分，它们的压强分别为P、PB,温度分别为 TA、TBa 探究：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？ P[提示] ●要点归纳 [思考] 1.热力学系统和外界 用酒精灯加热某一容 (1)热力学系统：由 组成的研究对象叫作热力学系统，简称 器中的气体，把气体 作为研究对象，你知 系统。 道热力学系统和外界 (2)外界：系统之外与系统发生 的其他物体统称外界。 分别是什么吗？ [思考]提示：气体是热力学 2.状态参量：用来描述系统状态的物理量。常用的状态参量有 系统，容器和酒精灯 是外界。 等。 022 3.平衡态：在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统内各部分 的 达到的稳定状态。 4.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，但各处温度相等的系统未必处于 平衡态。 [规律方法]处理平 例1：（多选）下列说法中正确的是 )衡态问题的三点 A.状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个 提醒 状态参量都会改变 (1)平衡态指的是一 个系统内部达到的一 B.当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量 种动态平衡。 将会达到稳定 (2)必须要经过较长 C.只有处于平衡态的系统才有状态参量 一段时间，直到系统 内所有的状态参量都 D.两个物体间发生传热时，它们组成的系统处于非平衡态 不随时间变化为止。 >[规律方法] (3)系统与外界没有 跟踪训练1：（多选）下列物体中处于非平衡态的是 ( 能量的交换。 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 [提示] D.用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间 (1)淬火眸间由于一 部分刀剑在水的外 探究点2热平衡与温度 部，一部分处于水 中，各部分温度不相 ●新知导学 同，没有达到热平衡 状态。 情境：如图为古人锻造刀剑时淬火的情景。 (2)当经过一段时间 探究：(1)刀剑刚入水淬火的瞬间，刀剑和水组成的系 后，它们各处的温度 统是否达到热平衡状态？ 相等，达到了热平衡 (2)经过一段时间后，它们是否达到热平衡状态？达到 状态。达到热平衡 状态的标志是温度 热平衡状态的标志是什么？ P[提示] 相同。 ●要点归纳 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 ,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 ,那么这 两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 023 3.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。 [思考] (1)“平衡态”就是“热 (2)两个系统达到热平衡的宏观标志：温度相同，若 不同即两系 平衡”吗？ 统未达到热平衡，则系统之间一定存在着热交换。 (2)在寒冷的冬天，用 4.平衡态与热平衡的区别与联系 手触摸放在室外的铁 热平衡 块和木块时，明显感 平衡态 觉到铁块较凉，所以 区 研究对象 一个系统 两个接触的系统 铁块比木块温度低。 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 你认为这种说法 对吗？ 联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 提示：(1)“平衡 一[思考] 态”指的是一个系统 的状态，“热平衡” [判断正误] 指的是两个系统之间 (1)两个系统处于热平衡，则两个系统的温度一定相同。 ( 的关系，二者的本质 (2)两个处于热平衡的系统不能同时与第三个系统处于热平衡。 不同。 (2)不对。由于铁块 (3)两个处于平衡态的系统接触时一定处于热平衡。 ( ) 和木块都与周围环境 例2：（多选）有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时间后分开（温 达到热平衡，所以它 度与丙不同)，再将乙和丙接触一定时间后分开，假设只有在它们相互接触时 们的温度是一样的。 才有热传递，不接触时写外界没有热传递，则甲和乙一定达到了热平气 衡，并且均处于平衡态 之所以感觉铁块更 A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态 B.只有乙、丙达到了平衡态，甲没达到平衡态之和丙一定达到了热平衡，并 凉，是因为在触摸铁 且均处于平衡态，乙和丙接触 块和木块时，在相同 C.甲、乙、丙三物体达到了热平衡 时发生了热传递，乙的温度发 时间内，人体传给铁 D.乙、丙两物体达到了热平衡 生变化，与甲不再是热平衡 块的热量更多。 [规律方法] 跟踪训练2：（多选）下列关于热平衡的理解，说法正确的是 ( [规律方法] A.两系统的温度相同时，才能达到热平衡 (1)平衡态不是热平 衡，平衡态是对某一 B.A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统也达到热平衡 系统而言的，热平衡 C.热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同 是对两个接触的系统 D.温度是决定两个系统是否达到热平衡的唯一物理量 而言的。 (2)分别处于平衡态 探究点3温度计与温标 的两个系统在相互接 触时，它们的状态可 1.如果要 地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是 能会发生变化，直到 二者温度相同时，两 系统便达到了热平 2.确定一个温标的方法 衡，达到热平衡的两 (1)选择一种 物质。 个系统都处于平 (2)确定测温物质用以测温的某种 衡态。 (3)确定温度的 和 的方法。 024 3.比较摄氏温标和热力学温标 [思考] 摄氏温标 热力学温标 如图为A、B两杯水， 零度的规定 个标准大气压下冰的熔点 -273.15℃ 用两种不同的温度计 温度名称 摄氏温度 热力学温度 分别测量其温度，测 量结果为A中水的温 温度符号 T 度为10℃、B中水的 单位名称 温度为282K。 单位符号 (1)T=t+ K,粗略表示：T=t+ K; 关系 (2)1K的大小与1℃的大小相等 (1)哪一杯水的温度 较高？ >[思考] (2)若A中水的温度 4温度计测温原理 升高了1℃，B中水的 一切互为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 温度升高了1K,它们 升高的温度相同吗？ 到热平衡，其温度与待测物体相同。 提示：(1)10℃对应 》特别提醒 的热力学温度为 温度计的热容量必须很小，与待测物体接触时，几乎不改变待测物体的283.15K,故A中水 状态。 的温度较高。 (2)相同。 [判断正误] (1)热力学温标的零度为-273.15℃，叫绝对零度。 ( ) (2)在绝对零度附近分子已停止热运动。 [思考] (3)摄氏温度升高1℃，热力学温度一定升高1K。 () 如何理解“T=t+ 273.15K”中T的单 ●[思考] 位用K,t的单位用℃， 例3：（多选）下列关于热力学温度的说法中正确的是 单位不同而可以直接 A.-33℃=240K 相加？ 提示：由T=t+ B.温度变化1℃，也就是温度变化1K 273.15K知，T与t C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值 是一次函数关系（只 D.温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了(t+273)K 是数值上相差 273.15),即说明△T 例4：实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数 =△t,故教材旁批中 为20℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80℃，选项中分说，在表示温度差 别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度时，1℃与1K湘 计的示数，其中正确的是 等。但在表示温度 数值时，1℃= A.41℃，60℃ B.21℃，40℃ 273.15K+1K= C.35℃，56℃ D.35℃，36℃ 274.15K。 025 素养能力提升拓展整合·启智培优 几种常见温度计的测温原理 名称 原理 水银温度计 根据水银热胀冷缩的性质来测量温度 金属电阻温度计 根据金属的电阻率随温度的变化而变化来测量温度 气体温度计 根据气体压强随温度变化的规律来测量温度 热电偶温度计 根据不同导体因温差而产生电动势的大小不同来测量温度 根据线膨胀程度不同的两种金属片压合在一起，温度变化时，双金属片的 双金属温度计 弯曲程度发生变化来测量温度 例5：（多选）实际应用中，常用到一种双金属温度计。它是利用铜片与铁片 铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的。已知图 [规律方法]温度计 甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正的原理与使用要求 确的有 ( (1)温度计是根据测 温物质的某种特性制 成的一种测温工具。 120 40 (2)采用热平衡法测 双金属片做 成的螺旋 量物体温度时，只有 甲 乙 测温物质与待测物体 不再发生热交换时， A.该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 温度计测温才准确。 B.双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 (3)温度计与被测系 C.由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 统达到热平衡时读数 D.由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁 才是准确的。 D[规律方法] 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[5]做负功，故分子势能增大；从。处随着分子间距离的减小，分 子间作用力表现为斥力，分子间作用力也做负功，分子势能也 增大；故可知当r不等于。时，E。为正。故选C。 2.C分子间距离大于「。，分子间表现为引力，分子从无限远靠 近到距离。处过程中，引力做正功，分子势能减小：继续减小 距离，分子间表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大，则在 处分子势能最小。故选C。 3.ABD在油膜法测分子直径的实验中，把油膜看成单分子油 膜，即认为油膜是由一层分子构成的，所以油膜的厚度可以近 似看成是球形分子的直径，故A正确；分子在永不停息地做无 规则热运动，与宏观物体是否处于稳定状态无关。油膜稳定 时，油酸分子仍然在做热运动，故B正确；在计算油膜面积时， 为了更准确地估算油膜的面积，对于周边不完整的格子，大于 半格记为一个单位面积，小于半格的不计面积，而不是不完整 的格子不计面积，故C错误；酒精可以溶解油酸，使油酸更容 易在水面上展开形成单分子油膜，所以实验时加酒精比不加 酒精更好地展开油膜，故D正确。故选ABD。 第二章气体、固体和液体 1.温度和温标 探究点1状态参量与平衡态 要点归纳 1.(1)大量分子(2)相互作用 2.体积V压强p温度T 3.状态参量 例1：BD由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其 中某个量变化，系统的状态就会发生变化，但不一定各个状态 参量都发生变化，A错误；当系统不受外界影响时，系统总要 趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，B正确；系统处 于平衡态或非平衡态，都有状态参量，区别是状态参量有无变 化，C错误：两个物体间发生传热时，两个物体组成的系统内 部存在温差，故系统处于非平衡态，D正确。 跟踪训练1：AC冰水混合物在1℃的环境中要吸收热量，温度 升高，不是平衡态，A正确：当铝块放在沸水中足够长的时间， 铝块各部分的温度与沸水的温度相同且保持不变，达到平衡 态，B错误；冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不 同，不是平衡态，C正确；用玻璃杯盛着的开水放在室内足够 长时间，最终开水温度与环境温度相同且保持不变，达到平衡 态，D错误。 探究点2热平衡与温度 要点归纳 1.不再变化2.热平衡3.(2)温度 判断正误 (1)V(2)×(3)× 例2：AD一个系统，只要它的状态参量不随时间变化，或者和 外界没有能量交换，系统体积不变，系统内各点温度、压强 -20 样，我们就说这个系统达到了平衡态。两个系统接触一段时 间后，两个系统的状态参量不再变化，我们就说这两个系统达 到了热平衡。乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有 热传递，它们中各处的宏观性质将不随时间而变化且具有确 定的状态，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，选项A正 确，B错误：甲和乙接触一段时间分开后，甲和乙达到了热平 衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和 乙的热平衡被破坏，乙、丙两物体达到了热平衡，选项C错误， D正确。 跟踪训练2：ABD温度是决定两个系统是否达到热平衡的物理 量，两个达到热平衡的系统具有相同的温度，故A、D正确；由 热平衡定律可知B正确；两个系统达到热平衡的标志是它们 的温度相同，但压强、体积不一定相同，故C错误。 探究点3温度计与温标 1.定量温标 2.(1)测温(2)性质(3)零点分度 3.摄氏度开尔文℃K273.15273 判断正误 (1)V(2)×(3)V 例3：AB由T=t+273K可知，-33℃相当于240K,A正确； 由T=t+273K可知△T=△t,即热力学温度的变化总等于摄 氏温度的变化，温度变化1℃，也就是温度变化1K,B正确； 因为绝对零度不能达到，所以热力学温度不可能取负值，而摄 氏温度可以取负值，C错误：初态温度为(t+273)K,末态温度 为(2t+273)K,热力学温度也升高了tK,D错误 例4：C此温度计每一刻度（设每1℃为一个刻度）表示的实际 温度为320七=子℃，当它的示数为41七时，它上升的格 数为41-20=21（格），对应的实际温度应为21×℃= 3 35℃：同理，当实际温度为60℃时，此温度计应从20℃开始 上升的格数为0=36（格），它的示数应为(36+20)℃= 5 3 56℃。故C项正确。 素养能力提升 例5：ABC双金属温度计是用热膨胀系数不同的铜、铁两种金 属制成的。该温度计是利用双金属片的弯曲程度随温度变化 的原理来工作的，A、B选项正确；题图甲中，加热双金属片时， 双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下 层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确：题 图乙中，温度计示数沿顺时针方向增大，说明当温度升高时温 度计指针绕顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增 大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D 选项错误。