1.温度和温标-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本讲义聚焦“温度和温标”核心知识点，从状态参量（体积、压强、温度）切入，梳理平衡态的动态稳定特点，再到热平衡的概念及热平衡定律，最后阐述摄氏温标与热力学温标的区别和换算关系，构建连贯的知识学习支架。 资料通过医用氧气瓶、淬火情景等情境导入激发兴趣，结合例题解析和针对练强化科学思维（模型建构、科学推理），师生互动环节培养科学探究能力。课中辅助教师高效授课，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

1.温度和温标 【素养目标】　1.知道什么是热力学系统，什么是状态参量。2.知道平衡态，了解热平衡，理解热平衡定律。3.知道摄氏温标与热力学温标的区别和它们之间的数值换算关系。 知识点一　状态参量与平衡态 【情境导入】　如图为医用氧气瓶。请思考： (1)在热学中，如果我们要描述氧气瓶中氧气的状态需要哪些物理量？ (2)氧气瓶使用一段时间后瓶中氧气的状态参量是否发生变化？怎样变化？(假设氧气温度不变) 提示：(1)体积、温度和压强。 (2)是；质量减小，压强减小。 【教材梳理】 (阅读教材P19—P20完成下列填空) 1.热力学系统：某一容器中的大量分子组成的系统在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。 2.外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体。 3.状态参量：在热学中，为确定系统的状态所需要的一些物理量。如体积、压强和温度等。 4.平衡态：在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量就能够达到的稳定状态。 下列说法正确的是(　　) A.刚开空调的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时，这两个物体组成的系统处于非平衡态 C.0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态 D.压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 答案：B 解析：开空调后，教室内的气体的温度变化，处于非平衡态，A错误；两个物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，这两个物体组成的系统处于非平衡态，B正确；0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，冰水混合物处于非平衡态，C错误；压缩密闭容器中的空气，空气的体积、压强变化，处于非平衡态，D错误。 1.三个状态参量的理解 体积V 几何参量，确定系统的空间范围 压强p 力学参量，描述系统的力学性质 温度T 热学参量，确定系统的冷热程度 2.平衡态的理解 (1)平衡态的特点：系统内所有状态参量(温度、压强和体积等)都不随时间变化。 (2)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同：热力学的平衡态是一种动态平衡，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(压强、体积和温度)不随时间变化。 学生用书⬇第24页 3.处理平衡态问题的三点提醒 (1)平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。 (2)必须要经过较长一段时间，直到系统内所有的状态参量都不随时间变化为止。 (3)系统与外界没有能量的交换。 针对练.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的(　　) A.温度、压强和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、压强达到稳定状态，但体积仍可变化 答案：A 解析：如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量(温度、压强和体积等)都不再随时间发生变化，温度达到稳定值，但分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。故选A。 知识点二　热平衡与温度 【情境导入】　如图为古人锻造刀剑时淬火的情景。 (1)刀剑刚入水淬火的瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？ (2)经过一段时间后，它们是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？ 提示：(1)淬火瞬间由于一部分刀剑在水的外部，一部分处于水中，各部分温度不相同，没有达到热平衡状态。 (2)当经过一段时间后，它们各处的温度相同，就达到了热平衡状态；达到热平衡状态的标志是温度相同。 【教材梳理】 (阅读教材P20完成下列填空) 1.热平衡：如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这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：表征热平衡时具有的“共同的热学性质”的物理量。 4.热平衡的性质：达到热平衡的系统具有相同的温度。 【师生互动】　如图所示，当热水中温度计的读数不再升高的时候，我们自然认为此时温度计的温度(读数)就是热水的温度。 任务1.“平衡态”就是“热平衡”吗？ 任务2.我们凭什么说这个时候温度计的温度(读数)就是热水的温度？ 提示：任务1.不是。“平衡态”指的是一个系统的状态，“热平衡”指的是两个系统之间的关系，二者的本质不同。 任务2.温度计的温度(读数)不再升高时，两个系统达到热平衡，温度相等，所以说温度计的温度(读数)就是热水的温度。 【探究归纳】 1.对热平衡的理解 决定系统是否达到热平衡的状态参量是温度，也就是说只要温度不再发生变化，那么这两个系统就达到了热平衡。理解热平衡一定要抓住温度这一状态参量。 2.热平衡和平衡态的区别与联系 区别与联系 平衡态 热平衡 区别 研究对象 一个系统 两个接触的系统 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 学生用书⬇第25页 3.温度的三种含义 宏观角度 温度表示系统(物体)的冷热程度 微观角度 温度是物体分子热运动平均动能的标志 热平衡角度 温度是决定两个系统是否达到热平衡的物理量 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 解析：一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义可知，所有状态参量都不随时间变化时，系统才处于平衡态，A错误；两个系统接触时状态不变，则两个系统接触时就达到热平衡，说明这两个系统原来的温度相等，B正确；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误；根据热平衡的定义可知，处于热平衡的几个系统温度相等，但压强不一定相等，D错误。 针对练.(多选)下列关于热平衡的理解，说法正确的是(　　) A.两系统的温度相同时，才能达到热平衡 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 D.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量 答案：ABD 解析：温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量，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。 知识点三　温度计与温标 【情境导入】　摄氏温标(以前称为百分温标)是由瑞典天文学家摄尔修斯设计的。如图所示，在标准大气压下，把冰的熔点定为0 ℃，水的沸点定为100 ℃，因此在这两个固定点之间共为100 ℃，即100等份，每等份代表1摄氏度，用1 ℃表示，用℃作单位的温度叫作摄氏温度，常用t表示。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙(开尔文)创立，它表示的温度叫作热力学温度，常用T表示，用K作单位。 (1)热力学温度与摄氏温度之间的关系是什么？ (2)如果可以粗略地取－273 ℃为绝对零度，在标准大气压下，冰的熔点是多少开尔文？水的沸点又是多少开尔文？ 提示：(1)T＝t＋273.15 K。 (2)在标准大气压下，冰的熔点为0 ℃，即273 K；水的沸点为100 ℃，即373 K。 【教材梳理】 (阅读教材P21完成下列填空) 1.温标：定量地描述温度的方法。 2.温度计：选择一种测温物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。 3.摄氏温标与热力学温标 (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 ℃，把0 ℃刻度和100 ℃刻度之间均匀分成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。热力学温标表示的温度叫作热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。 (3)摄氏温度t与热力学温度T的关系：T＝t＋273.15 K。 【师生互动】　如图为A、B两杯水，用两种不同的温度计分别测量其温度，测得A中水的温度为10 ℃，B中水的温度为282 K。 学生用书⬇第26页 任务1.哪一杯水的温度较高？ 任务2.若A中水的温度升高了1 ℃ ，B中水的温度升高了1 K，它们升高的温度相同吗？ 提示：任务1.10 ℃对应的热力学温度为283.15 K，故A中水的温度较高。 任务2.相同。 【探究归纳】 1.温标的三要素 (1)选择某种具有测温属性的测温物质。 (2)了解测温物质的测温属性随温度变化的函数关系。 (3)确定温度的零点和分度的方法。 2.温度计的测温原理 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。 3.摄氏温标和热力学温标的比较 温标 摄氏温标 热力学温标 提出者 安德斯·摄尔修斯 开尔文 零点的 规定 一个标准大气压下冰水混合物的温度 －273.15 ℃ 温度名称 摄氏温度 热力学温度 温度符号 t T 单位名称 摄氏度 开尔文 单位符号 ℃ K 关系 (1)T＝t＋273.15 K，粗略表示为T＝t＋273 K。 (2)摄氏温度的变化量与热力学温度的变化量在数值上相等 下列关于温标、温度的说法正确的是(T＝t＋273 K)(　　) A.今天最高气温是25 ℃，用热力学温度来表示即为25 K B.今天最低气温是283 K，用摄氏温度来表示即为13 ℃ C.今天从早晨到中午，气温上升了10 ℃，用热力学温标来表示即上升了10 K D.今天从早晨到中午，气温上升了10 ℃，用热力学温标来表示即上升了283 K 思路点拨：解答本题的关键是掌握热力学温度与摄氏温度的关系。 答案：C 解析：根据热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273 K可得，今天最高气温是25 ℃，用热力学温度来表示即为298 K，故A错误；今天最低气温是283 K，用摄氏温度来表示即为10 ℃，故B错误；今天从早晨到中午，气温上升了Δt＝10 ℃，由于数值上ΔT＝Δt，所以用热力学温标来表示即上升了10 K，故C正确，D错误。 解决热力学温度与摄氏温度关系问题的四个关键点 1.T＝t＋273.15 K是解决有关摄氏温度与热力学温度问题的基础。 2.温度变化1 ℃与变化1 K是等效的，此时Δt＝ΔT。 3.绝对零度(T＝0 K)是低温的极限，只能无限接近，不能达到。 4.根据T＝t＋273.15 K，若以T为纵轴，t为横轴，可得如图所示的图像，注意理解图像的物理意义。 针对练.(多选)下列关于热力学温度的说法，正确的是(　　) A.热力学温度的零值等于－273.15 ℃ B.热力学温度变化1 K和摄氏温度变化1 ℃，变化量的大小是相等的 C.绝对零度是低温的极限，永远达不到 D.1 ℃就是1 K 答案：ABC 解析：由热力学温标零值的规定可知，A正确；热力学温度变化1 K和摄氏温度变化1 ℃，变化量的大小是相等的，但1 ℃不是1 K，B正确，D错误；绝对零度是低温的极限，只能无限接近而永远不可能达到，C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $