温度和温标教学设计 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

课题电势能和电势单元9 学科物理年级高二
教材分析
本节课所采用的教材是人教版高中物理选择性必修3第2章第1节的内容，在“温度和温标”这节中，教科书引入了系统、状态参量、热平衡等一系列概念，并根据热平衡来定义温度。

这样定义温度，使学生对温度这个物理量的理解，比初中“冷热的程度”这一说法深刻了很多，但又和初中的说法是一致的。

初中物理学中学生知道用温度计测量温度的操作过程，而现在根据热平衡定律，明确了这一操作过程的物理原理。

对许多与温度有关的物理现象，现在都可以用新的概念来重新认识。

教学目标与核心素养
一、教学目标
1.知道什么是状态，参量什么是平衡态。

2.理解热平衡的概念及热平衡定律，体会生活中的热平衡现象，了解热力学温度的应用。

3.理解温度的意义。

二、核心素养
物理观念：通过阅读、观察，理解系统、状态参量、热平衡等物理量的意义。

科学思维：通过对知识的类比，培养学生对现象的归纳能力，对问题的分析、推理能力。

科学探究：通过阅读、讨论、交流、动手实验，使学生学会温度计的正确使用方法。

科学态度与责任：利用知识类比和迁移激发学生学习兴趣，培养学生灵活运用知识和对科学的求知欲。

重点理解掌握热平衡定律、温度及意义。

难点热力学温标以及热力学温度的表示。

摄氏温度与热力学温度的转换关系
教学过程
教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被
分为A、B两部分，它们的压强分别为P A、P B，温度分别为T A、T B。

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？学生思考讨论
并回答
引出系统、状态
参量的概念。

讲授新课一、状态参量与平衡态
1、系统：在物理学中，通常把研究的对象称
为系统。

系统之外与系统发生相互作用的其他物体统体会什么是系让学生更好的理
称为外界（或环境）。

在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法．
容器和酒精灯就是外界
烧杯中的液体就是系统
2、状态参量：描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量。

物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。

为了描述系统的状态，需要用到一些物理量。

①确定空间范围用体积V——几何参量
②系统间力的作用用压强P——力学参量
③确定系统冷热程度用温度T——热学参量
3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时状态称之为平衡态
由于分子做无规则的热运动，在这样的条件下达到的平衡往往整体平衡局部不平衡，且达到的平衡态具有一定的不稳定性，存在一定的起伏。

这样的平衡称为动态平衡。

在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。

平衡态对应的是无外界影响下的状态。

注意：
①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。

统，并列举相
关“系统”的
例子。

理解什么叫状
态参量，列举
原来讲过的状
态量，
理解平衡态的
概念，知道平
衡态是一中理
想情况，类比
化学中的化学
平衡。

解什么是系统。

提高学生的类比
能力，更好的理
解新知识。

②类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。

③处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统未必处于平衡态。

课堂练习1：在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量( ) A．每个气体分子的运动速率B．压强
C．体积D．温度
解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量．气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量．显然
B、C、D选项正确．
二、热平衡与温度
思考1：当物体的状态参量不再变化时，系统处于什么状态？
1.热平衡：两个系统发生热传递，最后它们各自的状态参量不再变化，达到相对稳定状态，也就说明他们已经具有了某种共同的性质，这时候我们就说它们达到了热平衡状态。

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。

感受什么是状
态参量。

思考，讨论，
系统热平衡的
宏观特征是什
么。

学生阅读热平
衡定律的内
让学生理解气体
的压强、体积、
温度分别是从力
学、几何、热学
三个角度对气体
的性质进行的宏
观描述，是确定
气体宏观状态的
三个状态参量。

让理解热平衡的
概念，初步感受
温度是表征系统
热平衡的宏观特
征。

2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)：
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。

思考2：处于热平衡的系统之间有什么共同的宏观特征？
3、温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。

我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。

用酒精灯对水进行加热。

系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。

课堂练习2：一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温容，类比数学
中平行线的原
理。

观察现象：最
后沸腾后，水
的温度不再升
高，水银温度
计的温度也不
再升高，此时
两个系统达到
热平衡
思考问题，并
加强学生对热平
衡定律内容的理
解，为下一步引
出温度做铺垫。

温度是系统的热
学性质，不再是
初中简单的“表
示物体冷热程度
的物理量”。

让学生通过练习
更好的理解什么。