1.温度和温标（导学案）物理人教版选择性必修第三册

第1节 温度和温标 物理观念：建立温度是分子平均动能标志的物理观念，理解分子动能与分子势能的概念及关联，明确温度与分子动能、分子势能的变化规律。 科学思维：通过分析分子速率分布与分子动能的关系、分子间作用力与分子势能的关联，运用逻辑推理和模型思维，深化对分子动理论及内能概念的认知。 科学探究：通过模拟分子碰撞实验、分析分子动能变化规律及分子势能随距离变化的实验数据，探究分子动能的影响因素；借助类比宏观机械能的方法，理解微观分子能量的特点，提升实验数据分析与推理能力。 科学态度与责任：认识分子动能和分子势能是解释物质热现象的重要微观基础，联系生活中热胀冷缩、物态变化等现象的微观本质，体会“宏观现象由微观规律决定”的科学思想；激发对微观世界能量规律的探索热情，培养严谨分析实验数据、客观归纳微观能量规律的科学探究态度。 1.温度的微观本质：温度是大量分子无规则运动平均动能的标志(重点)。 2.热力学温标与摄氏温标的换算T=t+273.15 K(重点)。 3.理解 “温度是分子平均动能标志” 的统计意义，区分单个分子动能与大量分子的平均动能(难点)。 【知识回顾】 第一章 分子动理论 第4节 分子动能和分子势能 一、分子动能 1.分子动能：由于分子不停地做无规则运动而具有的能量。 2.分子的平均动能 (1)定义：所有分子的动能的平均值。 (2)决定因素：物体的温度是分子热运动的平均动能的标志。 3.物体内分子运动的总动能等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的温度和所含分子总数有关。 二、分子势能 1.分子势能的定义：由分子间的相对位置决定的能。 2.分子势能与分子间距离的关系 (1)当r＞r0时，分子力表现为引力，若r增大，需克服引力做功，分子势能增大。 (2)当r＜r0时，分子力表现为斥力，若r减小，需克服斥力做功，分子势能增大。 (3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能最小。 3.决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的体积有关。 (2)微观上：分子势能与分子之间的距离有关。 三、物体的内能 1.内能定义：物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和。 2.内能普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以任何物体都具有内能。 3.内能的决定因素 (1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、温度和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响。 (2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的平均动能和分子势能三个因素决定。 【自主预习】 第二章 气体、固体和液体 第1节　温度和温标 一、状态参量与平衡态 1.热力学系统和外界 (1)热力学系统：由大量分子组成的系统叫作热力学系统，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统称外界。 2.状态参量：用来描述系统状态的物理量。常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 (1)体积：几何参量，确定系统的空间范围。 (2)压强：力学参量，确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用。 (3)温度：热学参量，确定系统的冷热程度。 3.平衡态：在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到的稳定状态。 二、热平衡与温度 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：达到热平衡的系统具有相同的温度。 三、温度计与温标 1.温标 (1)定义：定量描述温度的方法。 (2)确定一个温标的方法 ①选择一种测温物质。 ②确定测温物质用以测温的某种性质。 ③确定温度的零点和分度的方法。 (3)温标的种类 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℃。在玻璃管口0 ℃刻度与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，规定摄氏温度的－273.15 ℃为零值，它的一开等于摄氏温度的一度。 2.摄氏温度与热力学温度 (1)摄氏温度：摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是摄氏度，符号表示为℃。 (2)热力学温度：热力学温标表示的温度，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，简称开，符号为K。 (3)换算关系：T＝t＋273.15__K。 思考与讨论1 一、状态参量与平衡态 在力学中，为了描述物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度等物理量。如图中，玻璃瓶内封闭了一定质量的气体，你可以应用哪些物理量来描述封闭气体的物理状态？ 答案 温度、体积、压强。 【例1】(多选)(2025·阜阳市高二检测)下列说法中正确的是 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 状态参量都会改变 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 将会达到稳定 C.只有处于平衡态的系统才有状态参量 D.两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态 【解析】由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个状态参量发生变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量都发生变化，选项A错误；系统处于平衡态或非平衡态都存在状态参量，选项C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，选项B正确；两个物体间传热时，两个物体组成的系统内部存在温差，故系统处于非平衡态，选项D正确。 思考与讨论2 二、热平衡与温度 如图，烧杯和试管中都装有适量的水，用酒精灯持续对烧杯进行加热，利用初中的知识判断试管内的水会不会沸腾(设水的沸点是100 ℃)，为什么？ 答案 试管内的水不会沸腾，因为烧杯内的水最高温度为100 ℃，当试管内的水达到100 ℃后，将不会从烧杯内吸收热量，所以不会沸腾。 【例2】(多选)关于热平衡，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.如果两个系统分别同时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.温度是反映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 【解析】温度是反映两个系统是否达到热平衡的唯一物理量，两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，但不能说它们具有相同的热量，A错误，C正确；根据热平衡定律知，当两个系统分别同时和第三个系统达到热平衡时，这两个系统必定达到热平衡，这是温度计的测温原理，B、D正确。 思考与讨论3 三、温度计与温标 如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测温物质制成的，试分析水银柱的高度为什么可以表示气体温度的高低？ 答案 由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水银柱高度减小，即水银柱不同的高度对应气体不同的温度，所以水银柱的高度可以表示气体温度的高低。 【例3】(2024·宁夏高二期中)关于热力学温度和摄氏温度，以下说法错误的是 A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B.0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K C.温度升高了1 ℃就是升高了1 K D.热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较 【解析】热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本单位之一，故A正确；热力学温标与摄氏温标两者大小关系为T=t+273.15 K，因此0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K，故B正确；温度升高了1 ℃就是升高了1 K，故C正确；热力学温度和摄氏温度的温标不同，但是两者大小关系为T=t+273.15 K，可以进行转换，所以两者表示的温度可以在换算单位之后进行比较，故D错误。 1.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 【解析】此温度计每一刻度表示的实际温度为 ℃＝ ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41-20=21(格)，对应的实际温度应为21× ℃=35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20开始上升格数为=36(格)，它的示数为36 ℃+20 ℃=56 ℃，所以C正确. 2.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，其读数为20 ℃；在测1标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃.下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是(　　) A. 41 ℃，60 ℃ B. 21 ℃，40 ℃ C. 35 ℃，56 ℃ D. 35 ℃，36 ℃ 【解析】此温度计每一刻度表示的实际温度为 ℃＝ ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41-20=21(格)，对应的实际温度应为21× ℃=35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20开始上升格数为=36(格)，它的示数为36 ℃+20 ℃=56 ℃，所以C正确. 3.如图所示是四种测液体温度的方法，其中正确的是(　　) A. B. C. D. 【解析】用温度计测量液体温度时，温度计必须置于液体中，而且不能与容器壁或底接触，故只有D正确. 4.一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度t1比铁块的温度t2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则(　　) A. 从两者开始接触到达到热平衡的整个过程中，铜块放出的热量等于铁块吸收的热量 B. 在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量 C. 达到热平衡时，铜块的温度是t＝ D. 达到热平衡时，两者的温度相等 【解析】在系统不和外界交换能量的条件下，高温的铜块放出的热量一定等于低温的铁块吸收的热量，达到热平衡时，两者的温度一定相等，A、D正确，B错误；铜块和铁块的比热容不同，放出或吸收的热量相同时，温度改变量不同。由比热容公式Q＝cmΔt知，c1m(t1－t)＝c2m(t－t2)，解得达到热平衡时的温度t＝，故C错误. 5.热力学系统的平衡态是一种(　　) A. 定态平衡 B. 动态平衡 C. 分子已经不动 D. 分子仍做无规则运动 【解析】热力学系统的平衡态是大量分子的平均效果，是动态平衡，分子仍做无规则运动. 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 温度和温标 物理观念：建立温度是分子平均动能标志的物理观念，理解分子动能与分子势能的概念及关联，明确温度与分子动能、分子势能的变化规律。 科学思维：通过分析分子速率分布与分子动能的关系、分子间作用力与分子势能的关联，运用逻辑推理和模型思维，深化对分子动理论及内能概念的认知。 科学探究：通过模拟分子碰撞实验、分析分子动能变化规律及分子势能随距离变化的实验数据，探究分子动能的影响因素；借助类比宏观机械能的方法，理解微观分子能量的特点，提升实验数据分析与推理能力。 科学态度与责任：认识分子动能和分子势能是解释物质热现象的重要微观基础，联系生活中热胀冷缩、物态变化等现象的微观本质，体会“宏观现象由微观规律决定”的科学思想；激发对微观世界能量规律的探索热情，培养严谨分析实验数据、客观归纳微观能量规律的科学探究态度。 1.温度的微观本质：温度是大量分子无规则运动平均动能的标志(重点)。 2.热力学温标与摄氏温标的换算T=t+273.15 K(重点)。 3.理解 “温度是分子平均动能标志” 的统计意义，区分单个分子动能与大量分子的平均动能(难点)。 【知识回顾】 第一章 分子动理论 第4节 分子动能和分子势能 一、分子动能 1.分子动能：由于分子 而具有的能量。 2.分子的平均动能 (1)定义：所有分子的动能的 。 (2)决定因素：物体的 是分子热运动的平均动能的标志。 3.物体内分子运动的总动能等于分子热运动的平均动能与分子数的乘积。物体内分子的总动能与物体的 和所含分子总数有关。 二、分子势能 1.分子势能的定义：由分子间的 决定的能。 2.分子势能与分子间距离的关系 (1)当r＞r0时，分子力表现为 ，若r增大，需克服引力做功，分子势能 。 (2)当r＜r0时，分子力表现为 ，若r减小，需克服斥力做功，分子势能 。 (3)当r＝r0时，分子力为零，分子势能 。 3.决定因素 (1)宏观上：分子势能的大小与物体的 有关。 (2)微观上：分子势能与分子之间的 有关。 三、物体的内能 1.内能定义：物体中所有分子的热运动 与 的总和。 2.内能普遍性：组成任何物体的分子都在做着无规则的 ，所以任何物体都具有内能。 3.内能的决定因素 (1)宏观因素：物体内能的大小由物质的量、 和体积三个因素决定，同时也受物态变化的影响。 (2)微观因素：物体内能的大小由物体所含的分子总数、分子热运动的 和分子势能三个因素决定。 【自主预习】 第二章 气体、固体和液体 第1节　温度和温标 一、状态参量与平衡态 1.热力学系统和外界 (1)热力学系统：由 组成的系统叫作热力学系统，简称系统。 (2)外界：系统之外与系统发生 的其他物体统称外界。 2.状态参量：用来描述 的物理量。常用的状态参量有体积V、压强p、 等。 (1)体积：几何参量，确定系统的空间范围。 (2)压强：力学参量，确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用。 (3)温度：热学参量，确定系统的冷热程度。 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 能够达到的稳定状态。 二、热平衡与温度 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热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于 。 3.温度：热平衡中，表征“共同的 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 。 三、温度计与温标 1.温标 (1)定义：定量描述温度的方法。 (2)确定一个温标的方法 ①选择一种 物质。 ②确定测温物质用以测温的某种性质。 ③确定温度的 和 的方法。 (3)温标的种类 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 ℃，水的沸点为 ℃。在玻璃管口0 ℃刻度与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，规定摄氏温度的－273.15 ℃为零值，它的一开等于摄氏温度的一度。 2.摄氏温度与热力学温度 (1)摄氏温度：摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是摄氏度，符号表示为℃。 (2)热力学温度：热力学温标表示的温度，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 ，简称 ，符号为K。 (3)换算关系：T＝ 。 思考与讨论1 一、状态参量与平衡态 在力学中，为了描述物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度等物理量。如图中，玻璃瓶内封闭了一定质量的气体，你可以应用哪些物理量来描述封闭气体的物理状态？ 【例1】(多选)(2025·阜阳市高二检测)下列说法中正确的是 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 状态参量都会改变 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 将会达到稳定 C.只有处于平衡态的系统才有状态参量 D.两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态 思考与讨论2 二、热平衡与温度 如图，烧杯和试管中都装有适量的水，用酒精灯持续对烧杯进行加热，利用初中的知识判断试管内的水会不会沸腾(设水的沸点是100 ℃)，为什么？ 【例2】(多选)关于热平衡，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.如果两个系统分别同时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.温度是反映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 思考与讨论3 三、温度计与温标 如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测温物质制成的，试分析水银柱的高度为什么可以表示气体温度的高低？ 【例3】(2024·宁夏高二期中)关于热力学温度和摄氏温度，以下说法错误的是 A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B.0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K C.温度升高了1 ℃就是升高了1 K D.热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较 1.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 2.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，其读数为20 ℃；在测1标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃.下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是(　　) A. 41 ℃，60 ℃ B. 21 ℃，40 ℃ C. 35 ℃，56 ℃ D. 35 ℃，36 ℃ 3.如图所示是四种测液体温度的方法，其中正确的是(　　) A. B. C. D. 4.一铜块和一铁块，质量相等，铜块的温度t1比铁块的温度t2高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量，则(　　) A. 从两者开始接触到达到热平衡的整个过程中，铜块放出的热量等于铁块吸收的热量 B. 在两者达到热平衡以前的任意一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量 C. 达到热平衡时，铜块的温度是t＝ D. 达到热平衡时，两者的温度相等 5.热力学系统的平衡态是一种(　　) A. 定态平衡 B. 动态平衡 C. 分子已经不动 D. 分子仍做无规则运动 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $