2.3温度和温标 教学设计-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“温度和温标”核心内容，涵盖热平衡定律、摄氏温标制定及气体状态参量。通过冷热感知卡通图导入，揭示主观测温缺陷，承接前两节微观分子作用规律，为后续气体实验定律学习搭建认知支架。 特色在于以情境图解与实物分析驱动教学，借助冷热感知情境培养科学思维中的质疑创新，结合水银温度计实物拆解与小组讨论落实科学探究，融入温标标准化内容渗透科学态度与责任。帮助学生建立客观物理观念，为教师提供清晰流程与认知误区解决方案。

教学设计 课程名称 温度和温标 选用教材 高中物理教科版选修三 教学章节 第二章第三节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课是热学定量测量的奠基课，承接前两节固体、液体微观分子作用规律，分为四大递进知识板块。第一板块借助人体冷热感知卡通图，说明依靠人体触觉判断温度存在主观偏差，引出客观测量温度的必要性；第二板块推导热平衡定律，给出温度的物理学严谨定义，明确温度是系统热平衡的唯一宏观标志；第三板块以水银温度计实物为载体，讲解温度计测温原理与摄氏温标的完整制定流程，梳理两个固定温度参考点与刻度划分方法；第四板块拓展气体三大状态参量，分别说明气体体积、压强、温度的物理含义、产生微观机理与国际计量单位，为后续气体实验定律学习铺垫核心物理量概念。整节课遵循 “主观感知有缺陷→客观热平衡定义温度→工具测温与温标规范→气体状态参量拓展” 逻辑链条，纠正学生生活化温度认知误区，建立标准化、客观化的热学测量体系。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经掌握分子永不停息热运动、分子间同时存在引力与斥力、分子间距改变作用力强弱变化等基础微观理论，生活中见过水珠呈球形、硬币浮在水面、毛巾吸水、荷叶不沾水等液体现象，但无法将这些现象和液体表层分子受力建立关联；分不清液体内部分子、液体表面分子受力环境的区别，不能理解表面张力是分子引力的宏观体现；无法区分浸润、毛细现象的内在联系，极易混淆两类现象的成因，不清楚细管管径对毛细升降高度的影响规律。 2. 能力基础 学生具备基础实验现象观察、实物图片读图能力，但从液体表面宏观收缩现象逆向推导表层分子受力差异的证据推理能力薄弱；对比浸润、不浸润液面形态、区分分子间作用力强弱的对比归纳能力不足；自主利用分子间引力规律统一解释表面张力、毛细两类现象的综合逻辑分析能力偏弱。 3. 思维基础 学生存在多处顽固认知误区：硬币浮在水面是浮力作用；液体表面存在一层弹性固体薄膜；水珠呈球形是重力作用；浸润、毛细现象是完全无关的两类独立现象；细管管径越粗，毛细液面升降幅度越大；只有水才会产生毛细、表面张力现象。 三、教学目标 1. 物理观念 建立温度与热平衡核心物理观念：相互接触的物体最终会达到热平衡，处于热平衡的全部系统具有相同温度，温度是分子热运动剧烈程度的宏观标志；依靠人体感官判断温度存在主观误差，必须借助温度计实现客观定量测量；摄氏温标选取标准大气压下水的熔化、沸腾状态作为固定参考点划分刻度；气体由体积、压强、温度三个独立状态参量完整描述，气体压强是大量分子持续碰撞容器壁产生的均匀作用力。 2. 科学思维 依托冷热感知对比卡通图建立主观现象辨析客观物理量的批判性思维；借助水银温度计实物图建立测温工具工作原理、温标制定规则的流程归纳思维；利用分子碰撞微观机理建立气体压强宏观表现的微观建模思维；通过热平衡推导建立温度严谨定义的逻辑演绎思维，四层思维同步开展训练。 3. 科学探究 观察冷热感知对比卡通图，分析人体触觉测温存在误差的原因；观察水银温度计实物图，梳理液体热胀冷缩测温原理与摄氏温标制定步骤；逻辑推导热平衡定律，归纳温度的科学定义；拆解气体体积、压强、温度三大状态参量的含义与微观来源；完整经历 “主观感知误差分析→热平衡理论定义温度→测温工具与温标规范→气体状态参量拓展” 标准化探究流程。 4. 科学态度与责任 人体触觉主观判断存在偏差，引导学生摒弃主观感受、依靠仪器定量测量物理量，树立客观严谨、以实验数据为依据的科研习惯；摄氏温标、热力学温标是一代代科学家反复实验校准得出的统一测量标准，体现物理测量规范化、标准化的学科追求；统一的温度计量标准支撑全球工业、气象、医疗领域数据互通，让学生体会统一物理单位对科技交流、生产制造的实用价值；温度计、气压计等测温测压仪器的迭代发展，展现物理测量工具持续优化、服务生产生活的发展脉络。 四、教学重难点 重点 热平衡定律与温度的物理学定义；热平衡是温度计准确测温的前提 摄氏温标的制定标准；气体体积、压强、温度三大状态参量含义 难点 理解热平衡的完整逻辑，区分生活化冷热感受与物理客观温度 从分子持续碰撞容器壁的微观角度，解释气体压强的宏观成因 五、教学方法 情境图解辨析法：冷热感知卡通图展示主观测温缺陷，引出客观测温需求； 实物图解流程分析法：水银温度计实物图拆解测温原理、摄氏温标制定步骤； 逻辑推导讲授法：分步推导热平衡定律，严谨给出温度科学定义； 微观建模讲解法：结合分子碰撞理论解释气体压强微观来源； 对比辨析讨论法：围绕触觉测温、温标误区开展小组思辨交流。 六、教学资源 教科版高中物理选择性必修第三册课本；冷热感知对比卡通图、水银温度计实物图两幅教材配图；实验室水银温度计、冷水热水烧杯分组实验器材；气体分子碰撞容器壁动态科普动画；摄氏温标发展史料文字素材。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 生活触觉情境导入，揭示主观测温的缺陷（5 分钟） · 展示人的感觉未必是正确的卡通示意图 · 完整描述图中实验情境：画面中一只手放入冷水烧杯，另一只手放入热水烧杯，静置一段时间后，两只手同时放入同一杯温水里，两只手感受到的冷热程度完全不同。顺势抛出思辨矛盾问题：同一杯温水拥有固定不变的冷热程度，为什么两只手给出完全相反的冷热判断？依靠我们的触觉能不能精准确定物体真实的冷热水平？ · 组织学生两分钟同桌自由交流，教师巡回倾听学生猜想，收集学生普遍误区，多数学生会认为手感知出错只是短暂错觉，人体触觉依旧可以用来准确判断温度高低。 · 梳理学生猜想漏洞：人体触觉只能感知物体和手部的温差，无法读出物体本身固定的冷热数值，温差不同就会给出相反判断，主观感官无法完成精准定量测温，物理学科需要客观统一的温度测量标准与定义，本节课系统学习温度、热平衡与温标相关知识。 · 过渡铺垫：想要客观测量温度，必须先理清多个物体冷热相互传递、最终稳定一致的规律，也就是热平衡定律，以此给出温度严谨的物理定义。 · 认真观看冷热感知对比卡通图，完整想象图中双手先后放入冷水、热水再同入温水的实验过程，记录两只手产生相反冷热感受的直观现象。 · 和身旁同桌相互交流触觉测温不准确的成因猜想，完整说出温差对人体冷热判断的干扰作用，标记自己对 “真实冷热程度如何客观衡量” 的疑惑。 · 跟随教师梳理猜想误区，初步建立 “主观感官不可靠，需要仪器客观测量温度” 的认知。 · 带着 “怎样定义温度、依靠什么工具精准测温” 的疑问，进入热平衡定律学习环节。 环节二 推导热平衡定律，给出温度科学定义（12 分钟） · 分层分步推导热平衡相关规律，语言通俗贴合学生认知：第一步，温度存在差异的两个物体相互接触，热量会从更热的物体传递到更冷的物体；第二步，持续传递一段时间后，两个物体不再发生热量交换，冷热状态保持稳定不变，这种状态叫作热平衡；第三步，多个物体依次接触后全部达到热平衡，所有物体拥有同一个冷热水平，由此总结热平衡定律：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。 · 基于热平衡定律提炼温度的物理定义：一切处于热平衡状态的系统，都具备同一个共同的宏观物理性质，这个性质我们定义为温度，温度是判断系统是否热平衡的唯一标准，温度相同就一定热平衡，温度不同就会发生热量传递。 · 抛出同桌两分钟思辨讨论：使用水银温度计测量水温时，为什么要将温度计放入水中静置片刻再读数，不能放入立刻读取示数，教师巡回倾听各组发言，梳理学生理解难点。 · 汇总学生发言统一梳理完整结论：温度计玻璃泡内液体和水需要充分接触、持续热传递，直到液体与水达到热平衡，二者温度完全相同，此时温度计刻度读数才等于水的真实温度，立刻读数时二者未热平衡，示数存在误差。 · 过渡铺垫：想要读出精确的温度数值，需要统一的刻度划分标准，也就是温标，下一张水银温度计实物图完整讲解摄氏温标的制定规则。 · 跟随教师分层梳理热量传递、热平衡形成的完整过程，完整抄写热平衡定律文字表述，区分 “热量传递阶段” 和 “热平衡稳定阶段” 两种状态。 · 和身旁同桌相互交流温度计静置读数的思辨问题，分工说出热平衡是测温准确的前提，未平衡时液体与被测物体温度不一致，读数失真。 · 完整记录温度的物理学严谨定义，区分生活中冷热感受与物理温度概念的本质区别，明确温度是热平衡系统共有的宏观属性。 · 自主梳理热平衡、温度、温度计读数三者的逻辑关联，能够简单复述测温等待热平衡的底层原理。 环节三 水银温度计图解，讲解摄氏温标制定规则（10 分钟） 展示水银温度计实物图 先讲解基础测温原理：温度计内部封装水银，水银具备热胀冷缩的特性，温度升高水银体积膨胀、液面上升，温度降低水银体积收缩、液面下降，液面高度对应固定温度数值，依靠液体体积变化实现温度测量。再分步拆解摄氏温标完整制定流程：第一，选取两个固定不变的温度参考点，标准大气压下纯净冰熔化为冰水混合物的温度定为零摄氏度；标准大气压下水完全沸腾的温度定为一百摄氏度；第二，将两个参考点之间的玻璃管刻度均匀划分一百等份，每一等份代表一摄氏度，完成摄氏温标的刻度标定。 布置四人小组三分钟简短讨论任务，给出讨论主题：标准大气压变化时，水的沸腾温度会改变，为什么温标制定必须规定标准大气压，小组梳理两条论据准备发言。 汇总各小组代表发言内容，统一梳理完整结论：气压会改变水熔化、沸腾对应的温度，不固定标准大气压，两个参考点温度数值会浮动，刻度划分标准无法统一，全球测量数据不能互通。 出示全班辨析思考题，题目内容为：摄氏零度代表分子完全停止热运动、温度计插入液体立刻读数数值准确，判断两句话对错，随机点名学生作答并完整说明判断依据。 过渡铺垫：本章研究气体相关性质，描述气体冷热、占据空间、对内作用力，需要温度之外的另外两个物理量，接下来拓展气体体积、压强两大状态参量。 认真观察水银温度计实物图，看清细长玻璃管、底端玻璃泡、内部水银的结构，完整抄写液体热胀冷缩的测温核心原理。 四人小组围绕标准大气压对温标的影响思辨问题充分交流，分工从参考点温度固定、全球测量标准统一两层梳理论据，小组代表举手完整分享小组整理的结论。 完整记录摄氏温标两个固定参考点、刻度划分方法，记住摄氏温标创立的相关科学家背景小知识。 独立完成辨析判断题，完整书写两句错误表述对应的纠正内容，规避 “零度分子静止、无需等待热平衡就读数” 两类基础认知误区。 建立测温工具、温标刻度、热平衡三者统一的完整测量模型，能够完整复述摄氏温标全部制定步骤。 环节四 气体三大状态参量讲解、习题巩固课堂整体总结（13 分钟） 分两段讲解气体体积、压强两大状态参量，搭配分子碰撞微观机理通俗讲解：第一，气体体积等于盛放气体容器的全部容积，气体分子可以自由充满容器所有空间；体积常用单位包含立方米、升、毫升，同时明确国际标准单位。第二，气体内部存在持续压强，微观成因是海量气体分子不间断撞击容器内壁，无数次撞击叠加形成持续均匀的作用力，宏观表现为气体压强；压强国际标准单位为帕斯卡。同步总结：体积、压强、温度三个物理量结合在一起，才能完整描述某一时刻气体的全部状态，三者称为气体状态参量。 出示四道分层课堂思考题，完整题目如下： ① 同一杯温水，左右手先后感受给出相反冷热判断，请结合本节课知识说明触觉测温不准确的根本原因； ② 简述热平衡定律，使用水银温度计测量液体温度时，为什么不能插入立刻读数； ③ 摄氏温标选取哪两个固定参考温度，刻度如何划分； ④ 气体压强的微观形成原因是什么，描述气体完整状态需要哪三个物理量。 带领学生复盘本节课两张配图对应的核心知识：冷热感知卡通图揭示主观测温缺陷，引出热平衡与温度定义；水银温度计实物图讲解测温原理与摄氏温标制定流程，串联生活情境、热平衡理论、测温工具、气体参量四层探究逻辑。 集中梳理本节课四类典型认知误区，在黑板逐条书写标注：触觉可精准测温、测温无需等待热平衡、摄氏零度分子停止运动、单一温度就能描述气体状态，带领学生逐条回顾对应纠正知识点。 布置分层课后作业：基础作业完整抄写热平衡定律、摄氏温标制定标准、气体三大状态参量含义；提升作业独立完成四道课堂分层思考题，完整书写答题内容；拓展作业列举生活中三种依靠热胀冷缩工作的测温工具，并简单说明工作原理。 · 认真聆听气体体积、压强的概念与微观成因讲解，完整记录气体体积、压强的定义、单位、分子撞击产生压强的底层机理，整理气体三大状态参量清单。 · 独立动笔完成四道分层课堂思考题，每一道题目都完整书写对应的分析、简答依据，完成后自行对照课堂两张配图、板书笔记梳理错题，标记自己理解模糊的热平衡、温标制定知识点。 · 跟随教师复盘本节课主观感知辨析、热平衡逻辑推导、温度计温标讲解、气体参量拓展完整探究主线，理清两张配图对应的三大知识板块逻辑关联。 · 在课本对应页面记录四类典型认知误区，标注对应的纠正知识点，方便课后复习规避错误理解。 · 完整记录三层课后作业，区分概念识记、简答分析、生活实例拓展三类任务，明确每一层作业完成要求。 环节五 课堂收尾 · 回扣开篇冷热感知对比卡通图进行收尾总结：本节课我们从双手测温出现矛盾的生活现象入手，推导热平衡定律并给出温度严谨物理定义，借助水银温度计学习摄氏温标统一测量标准，最后补充气体体积、压强、温度三大状态参量。下一节课我们将基于气体三大状态参量，探究气体压强、体积、温度三者之间的定量变化规律。 · 完整回顾本节课全部核心内容：主观触觉测温缺陷、热平衡定律与温度定义、水银温度计测温原理、摄氏温标刻度标准、气体三大状态参量及压强微观成因，清晰记住两幅教材图片对应的完整探究主线，为后续气体实验定律定量探究做好概念铺垫。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托冷热感知对比卡通图、水银温度计实物图两组教材素材，沿着主观测温缺陷辨析、热平衡理论推导、摄氏温标标准化制定、气体状态参量拓展的完整脉络落实多维育人目标。第一，人体主观触觉会产生温度判断偏差，引导学生摒弃主观经验，坚持依靠仪器定量测量、以客观实验数据作为物理判断依据，培养实事求是、严谨客观的科学探究品格；第二，摄氏温标规定统一标准大气压下的两个固定参考点，建立全球通用的温度测量刻度体系，体现标准化、规范化对科技交流、工业生产互通的重要意义，让学生明白统一计量标准是科学协同发展的基础；第三，从早期依靠触觉估测冷热，到水银温度计、现代精密测温仪器的迭代发展，无数科学家反复校准温标、优化测温工具，传递持之以恒、精益求精的科研钻研精神；第四，气体压强由海量分子持续撞击形成，宏观稳定压强来自微观大量分子随机运动的统计叠加，串联第一章统计规律思维，帮助学生建立宏观现象由微观集体行为决定的辩证物质观；第五，温度、压强、体积三大参量完整描述气体状态，物理学科通过定义标准化物理量实现定量研究，展现物理学科量化分析、逻辑自洽的学科独特美感。 十、教学反思和修改 1. 教学反思 本节课两幅图文素材直观易懂，小组温标制定、测温读数辨析讨论课堂参与度较高，但学生存在四类顽固认知误区，知识理解存在明显薄弱点：第一，多数学生依旧认为手部冷热触觉可以精准判断物体真实温度，无法理解温差干扰带来的主观偏差；第二，不能理解测温等待热平衡的必要性，普遍认为温度计接触液体瞬间示数就是真实温度；第三，混淆摄氏零度的物理含义，错误认为零度时分子热运动完全停止；第四，无法自主从分子撞击微观角度解释气体压强的宏观来源，只能死记压强概念；同时部分学生自主梳理摄氏温标分步制定流程的归纳能力偏弱，难以完整复述两个固定参考点与刻度划分规则。 2. 修改措施 第一，课前印发预习填空单，标注四大核心易错点：触觉测温存在主观误差、测温需等待热平衡、摄氏零度分子仍在运动、气体压强由分子撞击容器壁产生； 第二，课堂增加四轮抢答互动练习：触觉测温缺陷、热平衡定律内容、摄氏温标制定标准、气体压强微观成因，快速纠正基础认知误区； 第三，延长四人小组温标制定流程讨论时长，帮扶归纳能力薄弱学生，分参考点选取、刻度划分、标准大气压约束三层整理温标制定步骤清单； 第四，课后配套分层作业，基础层抄写热平衡、温标、气体参量核心定义；提升题完整完成四道课堂分层思考题；拓展作业搜集生活不同类型测温工具并说明热胀冷缩工作原理； 第五，下节课课前两分钟快速复盘温度、热平衡、气体三大状态参量全部核心内容，衔接气体压强与体积、温度关系的新课定量探究。 学科网（北京）股份有限公司 $