2.1 温度和温标 培优教学课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦“温度和温标”核心内容，涵盖状态参量与平衡态、热平衡与温度、温度计与温标等知识点。通过“测量体温需时间”“温度计示数为何是体温”等生活问题导入，搭建从宏观现象到微观本质的学习支架，帮助学生建立温度是分子平均动能标志的物理观念。 其亮点在于结合科学思维与科学探究，通过气体分隔实验分析平衡态、对比表格区分平衡态与热平衡，强化模型建构与科学推理。例题解析温标换算，引导学生联系生活现象理解微观本质。学生能提升物理观念与探究能力，教师可借助清晰框架高效教学。

1.温度和温标 第二章 气体、固体和液体 人教版选择性必修第三册 导入新课 为什么测量体温时要过一段时间才能取出温度计？ 为什么温度计的示数就是你的体温？ 学习目标 物理观念 建立温度是分子平均动能标志的物理观念。 科学思维 知道状态参量与平衡态。知道热平衡，理解热平衡定律及温度的意义。 科学探究 知道温标、摄氏温标和热力学温标，知道摄氏温度与热力学温度的转换关系。 科学态度 与责任 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 重点难点 重点 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； 2.热力学温标与摄氏温标的换算T=t+273.15 K。 难点 1.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。 1. 状态参量与平衡态 2. 热平衡与温度 3. 参考系 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 第1节 温度和温标 一、状态参量与平衡态 第1节 温度和温标 一、状态参量与平衡态 假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成A、B两部分，它们的压强分别为pA、PB，温度分别为TA、TB，它们的压强和温度均不相等。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? 压强大的气体会向压强小的一方流动，温度高的气体会向温度低一侧传热，经过一段时间后，窗口内各点的压强和温度都相同且不再变化。 A B 一、状态参量与平衡态 研究物 理问题 研究对象 一个物体 多个物体 系统 研究的问题不同 选取的系统常不同 热学研 究对象 系统以外的物质统称为外界或环境 热力学 系统 如气体、液 体、固体等 大量分子组成的物体或物体系统 一、状态参量与平衡态 （1）系统：在物理学中把某个范围内大量分子组成的研究的对象，称为热力学系统，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，统称为外界。 1. 系统和外界 热力学系统 外界 思考：确定一个系统之后，如何描述这个系统的状态或性质？ 一、状态参量与平衡态 2、状态参量 （2）某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20oC时的气压为5atm。 ——描写系统状态的宏观物理量 如（1）一辆汽车经过二中门口时的速度为10m/s，加速度为1m/s2。 对象 参量类型 质点的运动状态 位置和速度v 运动学参量 系统的空间范围 体积V 系统间或内部力的作用 压强P 几何参量 力学参量 热学参量 确定系统冷热程度 温度T 描述 状态参量 热力学系统 一、状态参量与平衡态 3. 平衡态：对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）的状态 。 宏观性质 特点：（1）是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停的做无规则运动。 （2）是一种理想情况。 （3）温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5atm 60oC 0oC 2atm 系 统 平衡态 分子做无规则运动 一、状态参量与平衡态 一根长铁丝，一端插入100 ℃的沸水中,另一端放入0 ℃的恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不随时间变化,这种状态是否为平衡态？ 这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响. 铁丝 一、状态参量与平衡态 例1.(多选)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 BD 二、热平衡与温度 第1节 温度和温标 二、热平衡与温度 （1）定义：如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将发生改变。经过一段时间以后，状态参量就不再变化了，这说明两个系统对于传热来说已经达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。 1.热平衡（两个系统） 系统1 系统2 甲 60℃ 乙 20℃ 30℃ 30℃ （2）两个系统达到热平衡的实质：接触时两系统不再进行热传递。两个系统不再变化的状态参量是温度T。 （3）理解： ①平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的。 ②即使两个物体没接触过，但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就处于热平衡。 二、热平衡与温度 平衡态 热平衡 区别 研究对象 判断依据 联系 一个系统 两个接触的系统 系统不受外界影响，状态参量（P,V,T）不变 两个系统温度相同 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 热平衡与温度 二、热平衡与温度 2.热平衡定律（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。 3.温度热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。 热平衡 A 热平衡 B 热平衡 C C 系统1 系统3 系统2 A B 二、热平衡与温度 ①平衡态指的是一个系统的状态。 ②热平衡指的是两个系统之间的关系。 水银温度不再升高，这个系统达到平衡态 水的温度不再升高，这个系统达到平衡态 它们的温度不在升高，这两个系统达到热平衡。 ③先达到平衡态，才有热平衡。 即两个系统要达到热平衡，那么各个系统必须分别先达到平衡态。 我们凭什么说这个时候温度计的温度就是热水的温度？ 即：在无外界影响下，一个系统内部的状态参量(P,V,T)都不再改变。 注意（1） 宏观上温度表示物体的冷热程度。 （2） 微观上温度反映分子热运动的激烈程度。 二、热平衡与温度 二、热平衡与温度 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 BD 三、温度计与温标 第1节 温度和温标 三、温度计与温标 温度计是测量温度的工具。 1.温度计: 伽利略温度计 （1）常用温度计原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。 （2）注意： ①温度计是利用物质的某一物理属性随温度变化(比如热胀冷缩的特性) 来标志温度的。 ②温度计是选择的标准物体，标准物体所表示的就是待测物体的温度。 ③温度计的热容量必须很小，以便它与待测物体接触并进行热交换时，几乎不改变待测物体的状态。 细管 玻璃泡 液体 玻管 三、温度计与温标 水银温度计        气体温度计      热电偶温度计  水银热胀冷缩 电阻温度计 金属电阻随 温度变化 气体压强随 温度变化 不同导体因温差产生的电动势大小 2.常见温度计的测量原理: 三、温度计与温标 3.温标：定量描述温度的方法称为温标。 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。 水银 酒精 气体 100等份 冰水混合物 沸腾的水 100℃ 0℃ 三、温度计与温标 选定温度零点和分度方法 把标准大气压下，冰水混合物的温度规定为0℃；水的沸腾温度（沸点）规定为100℃。 冰水混合物 0℃ 100℃ 沸腾的水 并据此把玻璃管上0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份，每份算做1℃。 例如：人的正常体温（口腔温）是“37℃”，读作“37摄氏度”；北京一月份的平均气温是“-4.7℃”，读作“零下4.7摄氏度”或“负4.7摄氏度”。 （1）摄氏温标 规定： 摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度（t）。 单位：摄氏度，“℃” 3、常见温标 三、温度计与温标 （2）华氏温标 华氏度F，单位°F 在标准大气压下，规定冰的熔点为32°F，水的沸点为212°F，中间有180等份，每等份为华氏1度。 华氏温标的温度tF与摄氏温度t之间的关系： tF＝32+9/5t 华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多，科学研究中多使用热力学温标（绝对温标）。 三、温度计与温标 热力学温标是由威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵于1848年利用热力学第二定律的推论卡诺定理引入的。它是一个纯理论上的温标。 英国的数学物理学家、工程师 威廉·汤姆森 宇宙温度的下限，即绝对零度，规定为热力学温标的零点，记为“0 K”。水的三相点（固、液、气三相平衡共存的唯一状态）的温度为273.15K。 T=273.15+t (K) ΔT=Δt （3）热力学温标 单位：开尔文，简称开。符号为K． 热力学零度(绝对零度): - 273.15 oC 摄氏温度t与热力学温度T的关系： 三、温度计与温标 例3.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 D 三、课堂总结 第1节 温度和温标 四、课堂总结 状态参量与平衡态 平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态 热平衡 与温度 热平衡 热平衡定律 温度：两个系统处于热平衡时，具有的共同的热学性质 温标 温度和温标 摄氏温标(t) 热力学温标(T) 关系式：T＝t＋273.15 K 状态参量 体积V 压强P 温度T 标准大气压下 100等份 冰水混合物 沸腾的水 100℃ 0℃ 四、练习与应用 第1节 温度和温标 四、练习与应用 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惟一物理量 D、热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 四、练习与应用 2.某同学自定一种新温标P，他将冰点与沸点之间等分为200份，且将冰点的温度定为50 P，该同学测量一杯水的温度为150 P，则该温度用摄氏温度表示时应为(　　) A、30 ℃ B、40 ℃ C、50 ℃ D、60 ℃ C 四、练习与应用 3. 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 四、练习与应用 4．(多选)下列物体处于热平衡状态的是(　　) A．冰水混合物处在0 ℃的环境中 B．将一铝块放入沸水中加热足够长的时间 C．冬天刚打开空调的教室内的空气 D．一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动，容器突然停止运动时，容器内的气体 AB EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $