2.1 温度和温标 课件-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件围绕“温度和温标”展开，核心知识点包括平衡态及状态参量、热平衡定律、温度计原理与热力学温标换算。通过“密闭氧气瓶状态分析”“金属块热传递”等情境探究导入，构建从系统状态参量到热平衡再到温标定义的逻辑脉络，以情境问题和基础题作为学习支架。 其亮点在于以情境化探究（科学探究）引导概念建构（物理观念），通过温度计刻度计算、热力学温度换算等实例培养科学思维。采用“情境-问题-探究-应用”教学模式，学生能深化概念理解并提升应用能力，教师可借助结构化资源实施分层教学。

第二章 1.温度和温标 学习目标 1.知道平衡态及系统的状态参量。(物理观念) 2.明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系。(物理观念) 3.了解温度计的原理,知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。(科学思维) 基础落实·必备知识全过关 一、状态参量与平衡态 1.热力学系统:容器中的大量分子组成的　　　　。  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:为确定系统的状态需要用到的一些物理量,如:　　　　、 　　　　、温度等。  4.平衡态:在没有外界影响的情况下,系统内各部分的　　　　　　　稳定的状态。 研究对象 较长时间内不发生变化  系统 体积 压强 状态参量 【要点提示】 研究一定质量的气体的状态就是研究它的压强、温度和体积三个参量。 二、热平衡与温度 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　　　　。经过一段时间,各自的状态参量不再变化了,即这两个系统达到了　　　　　　。  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:处于热平衡的系统之间有一“共同的热学性质”,即　　　　。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。  通过导热性能好的材料接触 改变 热平衡 热平衡 温度 三、温度计与温标 1.温标:用来　　　　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。 (1)水银温度计:根据水银的　　　　 。  (2)气体温度计:根据气体　　　　　随温度的变化。  3.摄氏温标:曾经规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃,水的沸点为100 ℃,把玻璃管上0 ℃刻度和100 ℃刻度之间均匀分成　　　　等份,每份算作1 ℃。  4.热力学温度:热力学温标表示的温度,它是国际单位制中七个　　　　物理量之一,用符号T表示,单位是　　　　,简称开,符号为　　　　。  5.热力学温度与摄氏温度的关系:T=　　　　　。  定量 热膨胀 压强 100 基本 开尔文 K t+273.15 K 微思考·情境探究 情境1密闭的玻璃瓶内装有一定质量的氧气,放置在室温为25 ℃的环境中足够长时间,瓶内氧气不再与外界发生热交换,压强、体积均保持稳定。 (1)该玻璃瓶内氧气处于什么状态? (2)描述该状态的核心参量有哪些? 提示 (1)平衡态。(2)压强、体积、温度。 情境2将金属块放入热水中,静置一段时间后,金属块与水的冷热程度相同;再将该金属块放入温水,二者也不再发生热传递。 (1)该现象体现了热学的什么定律? (2)定律中表征系统共同热学性质的物理量是什么? 提示 (1)热平衡定律。 (2)温度。 基础转化·夯实基础提能力 基础转化点1 系统状态参量和平衡态 AI解读能从静置的气体、液体等情境中识别平衡态,提炼压强、体积、温度三个状态参量,是后续气体实验定律分析的前提,多见于密闭气体相关题目。 1.下列不是描述气体状态的状态参量的是(　　) A.压强 B.体积 C.质量 D.温度 C 解析 描述气体状态的状态参量有压强、体积、温度,质量不是。故选C。 2.(多选)下列说法正确的是(　　) A.状态参量是描述热力学系统状态的物理量,故当热力学系统的状态变化时,其各个状态参量都会改变 B.当热力学系统不受外界影响,且经过足够长的时间后,其内部各部分的状态参量将会达到稳定 C.只有处于平衡态的热力学系统才有状态参量 D.两个物体间传热时,它们组成的系统处于非平衡态 BD 解析 由于描述热力学系统的各种性质需要不同的状态参量,只要其中某个状态参量变化,热力学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,A错误;热力学系统处于平衡态或非平衡态,只是状态参量有无变化,C错误;当热力学系统不受外界影响时,热力学系统总要趋于平衡,其内部各部分的状态参量趋于稳定,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,D正确。 基础转化点2 热平衡定律与温度概念建构 AI解读是本节逻辑起点与理论基础,由热平衡引出温度本质。实现从冷热体感向物理定量概念的转化,常出现在接触传热、系统达到热平衡的生活与实验情境中。 3.三个系统处于热平衡状态,则下列关于它们温度的说法正确的是(　　) A.它们的温度可以有较大的差别 B.它们的温度可以有微小的差别 C.它们的温度一定相同 D.无法判断温度的关系 C 解析 三个系统处于热平衡状态,根据“达到热平衡的系统具有相同的温度”,可知它们的温度一定相同。故选C。 4.有一支温度计,其外面刻度已模糊不清,把温度计的玻璃泡插入冰水混合物中,用刻度尺测得温度计内红色液柱长3 cm,把温度计的玻璃泡插入100 ℃的沸水中,测得红色液柱长28 cm。现用此温度计测某液体的温度,用刻度尺测得温度计内红色液柱长18 cm,那么此液体的温度为　　　　 ℃;在室温32 ℃时,用此温度计测量时红色液柱的长度为　　　　 cm。  60 11 解析 冰水混合物中,用刻度尺测得温度计内红色液柱长3 cm,此时对应的温度为0 ℃,红色液柱长28 cm时对应的温度为100 ℃,设温度计内红色液柱长18 cm时对应的温度为t,则有,解得t=60 ℃;设室温32 ℃时,用此温度计测量时红色液柱的长度为x,则有,解得x=11 cm。 基础转化点3 摄氏温标与热力学温标的换算关联 AI解读是热学定量计算的基础转化点,搭建两种温度体系的联系。承接后续气体定律计算,常出现在温度单位换算、气体状态参量计算考题情境。 5.大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器,是一种将质子加速对撞的高能物理设备。强子对撞机加速器工作时,需要注入大量液氦对设备进行冷却,冷却的最低温度可达到零下271.15 ℃,该温度用热力学温标来表示为(　　) A.2 K B.271 K C.4 K D.0.1 K A 解析 由热力学温标与摄氏温标的关系式T=t+273.15 K和t=-271.15 ℃得T=2 K。故选A。 6.下列关于温标、温度的说法正确的是(　　) A.今天最高气温是25 ℃,用热力学温标来表示即为25 K B.今天最低气温是283.15 K,用摄氏温标来表示即为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283.15 K C 解析 根据热力学温标与摄氏温标的关系T=(273.15+t) K可得,今天最高气温是25 ℃,用热力学温标来表示即为298.15 K,故A错误;今天最低气温是283.15 K,用摄氏温标来表示即为t=(283.15-273.15) ℃=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。 重难探究·能力素养全提升 命题角度一 对平衡态与热平衡的理解 1.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,表现为系统的状态参量不随时间变化。 2.热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的热力学系统,只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化,那么这两个系统原来是处于热平衡的。 3.平衡态不是热平衡:平衡态是对某一热力学系统而言的,是系统的状态,热平衡是对两个接触的系统之间的关系而言的。分别处于平衡态的两个系统在相互接触时,它们的状态可能会发生变化,直到温度相同时,两个系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。 例题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 BCD 解析 热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度,故A错误,C正确;由热平衡定律可知,若某物体与A处于热平衡,它同时也与B处于热平衡,则A与B也处于热平衡,A的温度等于B的温度,这也是温度计用来测量温度的基本原理,故B、D正确。 例题2(多选)下列关于平衡态与热平衡的说法正确的是(　　) A.两个热力学系统在接触传热时它们的状态不发生变化,这两个系统原来的温度是相等的 B.处于热平衡的几个热力学系统的温度可以不相等 C.处于热平衡的几个热力学系统的温度一定相等 D.只要温度不变且处处相等,热力学系统就一定处于平衡态 AC 解析 只要两个热力学系统在接触传热时它们的状态不发生变化,这两个系统原来就处于热平衡,而温度是反映两个系统是否达到热平衡的唯一物理量,故A、C正确,B错误;描述热力学系统的状态参量不止温度一个,根据平衡态的定义可知D错误。 命题角度二 温度计与温标 1.几种常见温度计及测温原理 名称 原理 水银温度计 根据水银的热膨胀的性质来测量温度 金属电阻 温度计 根据金属的电阻随温度的变化来测量温度 气体温度计 根据气体压强随温度的变化来测量温度 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 双金属温度计 利用线膨胀程度不同的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理来测温度 2.摄氏温标和热力学温标 温标 摄氏温标 热力学温标 零度的规定 标准大气压下冰水混合物的温度　　 -273.15 ℃(绝对零度) 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)每变化一开尔文的大小与每变化一摄氏度的大小相等 角度1温度计测温原理的理解 例题3实验室有一支读数不准确但刻度均匀的温度计,在测冰水混合物的温度时,其读数为20 ℃①;在测标准大气压下沸水的温度时,其读数为80 ℃②,则温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时对应的温度计的示数分别是(　　)  A.41 ℃,60 ℃　　　 B.21 ℃,40 ℃ C.35 ℃,56 ℃ D.35 ℃,36 ℃ C 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,它相对于0 ℃上升的刻度数为41-20=21,对应的实际温度应为21× ℃=35 ℃;当实际温度为60 ℃时,此温度计从20 ℃开始上升的刻度数为=36,它的示数应为(36+20) ℃=56 ℃,故选C。 【教你析题】 读取题干 获取信息 ① 温度计显示20 ℃时实际温度为0 ℃ ② 温度计显示80 ℃时实际温度为100 ℃ 【教你破题】 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 B 1.(温标)某地6月某天的最高温度为36 ℃,最低温度为27 ℃,用热力学温标来表示该地这一天的最高温度和最大温差分别为(　　) A.36.15 K;9 K B.309.15 K;9 K C.36.15 K;300 K D.309.15 K;282 K 解析 用热力学温标表示,最高温度和最低温度分别为T1=(273.15+36) K=309.15 K,T2=(273.15+27) K=300.15 K,最大温差为ΔT=T1-T2=309.15 K-300.15 K=9 K。故选B。 1 2 3 4 C 2.(热平衡)下列有关热平衡的说法正确的是(　　) A.如果两个系统在某时刻处于热平衡,则这两个系统永远处于热平衡 B.热平衡定律只能研究两个系统的问题 C.如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化,这两个系统又不受外界影响,那么这两个系统一定处于热平衡 D.两个处于热平衡的系统,温度可以有微小的差别 1 2 3 4 解析 处于热平衡的两个系统,如果受到外界的影响,状态参量会随之变化,热平衡可能被破坏,故A错误;热平衡定律可以研究三个系统,对三个以上的系统也适用,故B错误;如果两个系统彼此接触而状态参量不再变化,这两个系统又不受外界影响,那么这两个系统一定处于热平衡,故C正确;两个系统处于热平衡时,它们的温度一定相同,温度相同是达到热平衡的标志,故D错误。 1 2 3 4 BCD　 3.(温度和温度测量)(多选)关于温度和测量温度的依据,下列说法正确的是 (　 　) A.温度宏观上反映物体的冷热程度,我们感觉冷的物体温度低 B.当A、B两物体分别与C物体达到热平衡时,A物体与B物体之间也处于热平衡 C.当甲、乙两物体达到热平衡时,甲、乙两物体的温度相同 D.热平衡是温度计测量温度的依据 1 2 3 4 解析 温度宏观上反映物体的冷热程度,但并不是感觉冷的物体温度就低,人体感受的物体冷热程度,一方面取决于被感受的物体的温度,另一方面还与被感受物体单位时间内吸收或放出的热量的多少有关,A错误;由热平衡定律可知,B正确;只要两个系统温度相同且不再发生变化,它们就处于热平衡,C、D正确。 1 2 3 4 4.(对温度的理解)家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度,摄氏温度是把冰水混合物的温度定为0 ℃,水沸腾的温度定为100 ℃,两温度之间分为100等份,每一等份为1 ℃;而华氏温度把冰水混合物的温度定为32 ℉,水沸腾的温度定为212 ℉,中间分为180等份,每一等份为1 ℉。(本题所述皆为标准大气压下) (1)温度每上升1 ℃,即上升多少华氏温度? (2)人的正常体温若取37 ℃,对应多少华氏温度? 答案 (1)1.8 ℉　(2)98.6 ℉ 解析 (1)1 ℃= ℉=1.8 ℉。 (2)37×1.8 ℉+32 ℉=98.6 ℉。 $