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《溫度和溫標(biāo)》教案
新課標(biāo)要求
(一)知識(shí)與技能
1.了解系統(tǒng)的狀態(tài)參量以及平衡態(tài)的概念。
2.掌握熱平衡的概念及熱平衡定律
3.掌握溫度與溫標(biāo)的定義以及熱力學(xué)溫度的表示。
(二)過(guò)程與方法
通過(guò)學(xué)習(xí)溫度與溫標(biāo),體會(huì)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
體會(huì)生活中的熱平衡現(xiàn)象,感應(yīng)熱力學(xué)溫度的應(yīng)用。
教學(xué)重點(diǎn)
熱平衡的定義及熱平衡定律的內(nèi)容。
教學(xué)難點(diǎn)
有關(guān)熱力學(xué)溫度的計(jì)算。
教學(xué)方法
講練法、舉例法、閱讀法
教學(xué)用具:
投影儀、投影片
2、教學(xué)過(guò)程
(-)引入新課
教師:在初中我們已學(xué)過(guò)了測(cè)量溫度時(shí)常用的一種單位,叫"攝氏度"。大家都知道:它是以冰水混合物的溫度為0度,以一個(gè)大氣壓下沸水的溫度為100度,在這兩溫度之間等分100個(gè)等份,每一等份為1個(gè)溫度單位,叫"攝氏度"。這種以冰水混合物的溫度為零度的測(cè)溫方法叫攝氏溫標(biāo),以攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫攝氏溫度。今天我們將要進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)溫度和溫標(biāo)的知識(shí)。
(二)進(jìn)行新課
1.平衡態(tài)與狀態(tài)參量
教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P11有關(guān)內(nèi)容?;卮饐?wèn)題:
(1)什么是系統(tǒng)的狀態(tài)參量?并舉例說(shuō)明。
(2)舉例說(shuō)明,什么平衡態(tài)?
學(xué)生:閱讀教材,思考討論,回答問(wèn)題。
參考答案:
(1
3、)在物理學(xué)中,通常把所研究的對(duì)象稱(chēng)為系統(tǒng)。為了描述系統(tǒng)的狀態(tài),需要用到一些物理量,例如,用體積描述它的幾何性質(zhì),用壓強(qiáng)描述力學(xué)性質(zhì),用溫度描述熱學(xué)性質(zhì)……這些描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量,叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。
(2)要定量地描述系統(tǒng)的狀態(tài)往往很難,因?yàn)橛袝r(shí)系統(tǒng)各部分的參量并不相同,而且可能正在變化。然而在沒(méi)有外界影響的情況下,只要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間,系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到穩(wěn)定。舉例說(shuō),把不同壓強(qiáng)、不同溫度的氣體混在同一個(gè)容器中,如果容器和外界沒(méi)有能量的交換,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,容器內(nèi)各點(diǎn)的溫度、壓強(qiáng)就會(huì)變得一樣。這種情況下我們說(shuō)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài),否則就是非平衡態(tài)。
2.熱平衡與溫度
教師:引導(dǎo)學(xué)
4、生閱讀教材P12有關(guān)內(nèi)容?;卮饐?wèn)題:
(1)什么是熱平衡?
(2)怎樣理解"熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)作用的系統(tǒng)"?
(3)怎樣判斷"兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)是處于熱平衡的"?
(4)熱平衡定律的內(nèi)容是什么?
(5)溫度是如何定義的?其物理意義是什么?
學(xué)生:閱讀教材,思考討論,回答問(wèn)題。
參考答案:
(1)對(duì)于兩個(gè)相互作用的系統(tǒng),如果它們之間沒(méi)有隔熱材料,它們相互接觸,或者通過(guò)導(dǎo)熱性能很好的材料接觸,這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別改變。最后,兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化,說(shuō)明兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個(gè)"共同性質(zhì)",此時(shí)我們說(shuō)兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。
(2)兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后
5、再把它們分開(kāi),如果分開(kāi)后它們都不受外界影響,再把它們重新接觸,它們的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生新的變化。因此,熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)作用的系統(tǒng)。
(3)只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化,我們就說(shuō)這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)是處于熱平衡的。
(4)實(shí)驗(yàn)表明:如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡,這個(gè)結(jié)論稱(chēng)為熱平衡定律。
(5)兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們具有一個(gè)"共同性質(zhì)",我們就把表征這一"共同性質(zhì)"的物理量定義為溫度。也就是說(shuō),溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量,它的特征就是"一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度"。
3.溫度計(jì)
6、與溫標(biāo)
教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P13有關(guān)內(nèi)容?;卮饐?wèn)題:
(1)什么是溫標(biāo)?
(2)如何來(lái)確定一個(gè)溫標(biāo)?并以"攝氏溫標(biāo)"的確定為例加以說(shuō)明。
(3)什么是熱力學(xué)溫標(biāo)和熱力學(xué)溫度?熱力學(xué)溫度的單位是什么?熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系怎樣?
學(xué)生:閱讀教材,思考討論,回答問(wèn)題。
參考答案:
(1)如果要定量地描述溫度,就必須有一套方法,這套方法就是溫標(biāo)。
(2)確定一個(gè)溫標(biāo)時(shí)首先要選擇一種測(cè)溫的物質(zhì),根據(jù)這種物質(zhì)的某個(gè)特性來(lái)制造溫度計(jì)。例如,可以根據(jù)水銀的熱膨脹來(lái)制造水銀溫度計(jì),這時(shí)我們規(guī)定細(xì)管中水銀柱的高度與溫度的關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系;也可以根據(jù)鉑的電阻隨溫度的變化來(lái)制造金屬電阻溫度
7、計(jì),這時(shí)我們現(xiàn)定鉑的電阻與溫度的關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系。同樣的道理,還可以根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來(lái)制造氣體溫度計(jì),根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小來(lái)制造熱電偶溫度計(jì),等等。
確定了測(cè)溫物質(zhì)和這種物質(zhì)用以測(cè)溫的某種性質(zhì)之后,還要確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法。例如,早期的攝氏溫標(biāo)規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0℃,水的沸點(diǎn)為100℃;并據(jù)此把玻璃管上0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成100等份,每份算做1℃。
(3)以-273.15℃(在高中階段可簡(jiǎn)單粗略地記成-273℃)作為零度的溫標(biāo)叫熱力學(xué)溫標(biāo),也叫絕對(duì)溫標(biāo)。用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度。它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一,用符號(hào) T表示
8、,單位是開(kāi)爾文,簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi),符號(hào)為K。
熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系是:
T= t+273.15K
說(shuō)明:熱力學(xué)溫度的每一度大小與攝氏溫度每一度大小相同。熱力學(xué)溫度的零度即0K,叫絕對(duì)零度,它是宇宙中只能無(wú)限接近,但不可能達(dá)到的低溫的極限。
典例探究
例1 細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn),常見(jiàn)液體溫度計(jì)的下部的玻璃泡較大,壁也比較薄,上部的管均勻而且很細(xì),想一想,溫度計(jì)為什么要做成這樣呢?
解析:這樣做的目的都是為了使測(cè)量更準(zhǔn)確、更方便。下部較大而上部很細(xì),這樣下部?jī)?chǔ)存的液體就比較多,當(dāng)液體膨脹收縮時(shí),膨脹或收縮不大的體積,在細(xì)管中的液面就有較大的變化,可以使測(cè)量更精確;下部的壁很薄,可以使玻璃泡
9、內(nèi)的測(cè)溫物質(zhì)的溫度較快地與待測(cè)物質(zhì)的溫度一致;細(xì)管的粗細(xì)是均勻的,是為了使刻度均勻,更便于讀數(shù)。
(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了:
1.平衡態(tài)與狀態(tài)參量。
2.熱平衡與溫度的概念。
3.溫度計(jì)與溫標(biāo)。
課余作業(yè)
1.閱讀P14"科學(xué)漫步"中的材料。
2.完成P15"問(wèn)題與練習(xí)"的題目。
附:課后練習(xí)
1.關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度,以下說(shuō)法正確的是( )
A.熱力學(xué)溫度的單位"K"是國(guó)際單位制中的基本單位
B.溫度升高了1℃就是升高了1K
C.1℃就是1 K
D.0℃的溫度可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273K
2.(1)水的沸點(diǎn)是______
10、℃=_________K;
(2)絕對(duì)零度是______℃=_________K;
(3)某人體溫是36.5℃,也可以說(shuō)體溫為_(kāi)_____K;此人體溫升高1.5℃,也可以說(shuō)體溫升高了______K。
(4)10℃=______K; 10K=______℃; 27℃=______K;
27K=______℃; 273℃=______K; 273K=______℃;
(5)若Δt=40℃,則ΔT=______K;若ΔT=25K,則Δt=______℃。
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