新教材同步系列2024春高中物理第二章气体固体和液体1温度和温标课件新人教版选择性必修第三册

第二章气体、固体和液体①物理观念：通过对固体、液体和气体内容的学习，让学生了解固体、液体和气体的微观结构，完善学生对物质的认识，帮助学生形成相对完整、科学的物理观念．②科学思维：能认识建构理想气体模型的必要性，能在一定条件下应用理想气体模型分析和研究实际气体的问题，能用等温、等压、等容的理想过程正确认识和分析现实生活中的气体状态变化．③科学探究：通过观察生活现象和实验，探究气体等温、等压、等容变化过程中其他两个状态参量的变化规律，能选用合适的器材，获得数据；能分析数据，发现规律，形成结论．④科学态度与责任：能认识到固体、液体和气体知识在实际中的应用，能用气体实验定律解释生产生活中的一些现象，解决一些实际问题．本章重点①知道热平衡定律及温度的意义；②理解气体等温、等压、等容变化规律；③固体和液体的性质及微观结构．本章难点①会用玻意耳定律、查理定律和盖­吕萨克定律解决实际问题；②根据图像分析气体状态的变化；③学会用晶体的微观结构特点来解释晶体外形的规则性和物理性质的各向异性；④理解浸润和不浸润的概念，会分析其产生的原因．1温度和温标学习目标学法与考法1．知道什么是状态参量，热平衡的概念，认识生活中的热平衡现象(重点)2．知道温度计的构造，会使用常见温度计(重点)3．理解温标、热力学温度的意义，掌握摄氏温度与热力学温度的区别与联系(重难点)学法：①通过小组分析理解平衡态与热平衡态．②通过实验操作掌握使用温度计的方法，培养学生探索使用新器材的动手能力考法：①考查对气体状态量和平衡态的理解．②考查对热平衡与温度的微观本质的理解．③考查对温度计和温标的理解知识导图

课前•自主预习状态参量与平衡态1．热力学系统：由大量分子组成的____________．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：为确定系统的状态所需要的一些物理量，如：________、________、温度等．4．平衡态：无外界影响、________________的状态．研究对象体积压强状态参量稳定当系统处于平衡态时，系统的所有性质都不随时间变化，是绝对不变的吗？【答案】不是，平衡是一种理想情况，因为不受外界影响是不可能的．

(多选)下列物体中处于非平衡态的是 (

)A．冰水混合物处在1℃的环境中B．将一铝块放入沸水中加热较长的时间C．冬天刚打开空调的教室内的气体D．用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间【答案】AC【解析】冰水混合物在1℃的环境中要吸收热量，温度升高，不是平衡态，A符合；当铝块放在沸水中足够长的时间，铝块各部分的温度与沸水的温度相同，达到平衡态，B不符合；同理可知D也不符合；冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不同，不是平衡态，C符合．热平衡与温度1．热平衡：两个相互接触的系统，它们之间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，经过一段时间，这两个系统的状态参量不再发生变化，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“共同热学性质”，即________．这就是温度计能够用来测量温度的基本原理．热平衡状态热平衡温度两个相互接触的物体经过一定的时间一定能够达到热平衡吗？【答案】不一定，如果一个物体的温度持续升高，两物体之间总存在一个温度差，此时就不是热平衡状态．

(多选)两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法，正确的是

(

)A．不能处于热平衡状态B．要看它们后来的温度是否相同C．取决于其他状态参量是否相同D．系统达到热平衡，其温度一定相同【答案】BD【解析】只要两个系统的温度相同，两个系统就处于热平衡状态，而与其他参量是否相同无关，故B、D正确．温度计与温标1．温度计名称原理水银温度计根据水银的__________的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属铂的_______随温度的变化来测量温度气体温度计根据气体________随温度的变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因________产生电动势的大小来测量温度热膨胀电阻压强温差2．温标：定量描述______的方法．(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0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成______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，热力学温标也叫“绝对温标”．温度0℃

100℃

100

(3)摄氏温度与热力学温度：摄氏温度摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是________，符号为

℃热力学温度热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是________，符号为K换算关系T＝________________摄氏度开尔文t＋273.15K

物体温度由原来的温度升高了1℃，这个物体就是升高了273.15K吗？【答案】不是，只能说热力学温度也升高了1K．

(多选)关于热力学温度，下列说法中正确的是 (

)A．－33℃＝240KB．温度变化1℃，也就是温度变化1KC．摄氏温度与热力学温度都可能取负值D．温度由t

℃升至2t

℃，对应的热力学温度升高了273K＋t【答案】AB【解析】T＝273K＋t，由此可知－33℃＝240K，A、B正确；初态热力学温度为273K＋t，末态为273K＋2t，温度变化tK，故D错误；对于摄氏温度可取负值的范围为0到－273℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错误．课堂•重难探究－对状态量和平衡态的理解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，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动状态．2．平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的．系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化．3．两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化．因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统．因此可以说，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是处于热平衡的．对平衡态的理解例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．两个物体发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态【答案】BD【解析】由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个量变化，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，A错误；系统处于平衡态或非平衡态，只是状态参量有无变化，因而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，B正确；两个物体发生热传递时，状态参量不稳定，所以系统处于非平衡态，D正确．变式1关于热平衡，下列说法错误的是 (

)A．用温度计测量温度是根据热平衡的原理B．温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡C．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡【答案】B【解析】当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温度有差异，它们之间就会发生热传递，高温物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相同，即达到热平衡，A、D正确，不符合题意；两个物体的温度相同时，不会发生热传递，B错误，符合题意；若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相同，则b与c之间也达到了热平衡，C正确，不符合题意．处理平衡态问题要注意三点1．平衡态与热平衡不同，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，直到系统内所有性质都不随时间变化为止．3．系统与外界没有能量的交换．－对热平衡与温度、温度计和温标的理解1．温度(1)宏观上．①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量．②与热平衡的关系：各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态．(2)微观上．①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动时平均动能的标志．②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的．2．热平衡(1)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度．(2)若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理．3．热平衡定律的意义热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低．4．温标(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标．(2)比较摄氏温标和热力学温标．比较摄氏温标热力学温标提出者摄尔修斯和施勒默尔英国物理学家开尔文零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度－273.15℃比较摄氏温标热力学温标温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号

℃K关系T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K对热平衡与温度的理解例2

(多选)关于平衡态和热平衡，下列说法中不正确的有 (

)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】ACD【解析】一般来说，描述系统的状态参量不只是一个，根据平衡态的定义知所有性质都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知处于热平衡的两个系统温度相同，B正确、D错误；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．变式2

(多选)下列有关热平衡的说法，不正确的是 (

)A．如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态B．热平衡定律只能研究三个系统的问题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状态D．两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别【答案】ABD【解析】处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A错误；热平衡定律对多个系统也适用，故B错误；由热平衡的意义可知，C正确；温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D错误．变式3关于热力学温度，下列说法正确的是 (

)A．27℃相当于301.15KB．摄氏温度与热力学温度都可能取负值C．温度变化1℃，也就是温度变化1KD．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15K＋t【答案】C【解析】根据热力学温度与摄氏温度关系可T＝t＋273.15K＝(27＋273.15)K＝300.15K，A错误；因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度可以取负值，B错误；由热力学温度与摄氏温度关系式T＝t＋273.15K，可知ΔT＝Δt，所以温度变化1℃，也就是变化1K，C正确；温度由t升至2t，初态温度为t＋273.15K，末态温度为2t＋273.15K，对应的热力学温度升高了tK，D错误．理解热力学温度与摄氏温度的要点1．热力学温度与摄氏温度的关系是T＝t＋273.15K，因此对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同．2．在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度升高(或降低)1K，则摄氏温度也升高(或降低)1℃．小练•随堂巩固1．(2022年上海质检)气体初始温度为27℃，升高了20℃．则初始温度和温度变化量用热力学温标可分别表示为 (

)A．27K

20K

B．300K

20KC．27K

293K D．300K

293K【答案】B【解析】气体初始温度为27℃，升高了20℃，摄氏温度与热力学温度的关系是T＝t＋273K，则有初始温度t＝27℃，用热力学温标表示为T＝t＋273K＝(27＋273)K＝300K，温度变化量Δt＝20℃＝20K，B正确，A、C、D错误．2．(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