《人教版選修(3-3)《溫度和溫標(biāo)》教案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版選修(3-3)《溫度和溫標(biāo)》教案（5頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、最新人教版選修(3-3 )《溫度和溫標(biāo)》教案 目標(biāo)導(dǎo)航 (1)知道什么是狀態(tài) 參量，什么是平衡態(tài)。 (2)知道什么是熱平衡，什么是熱平衡定律。 (3)知道溫度的表示方法。 (4)知道常見溫度計(jì)的構(gòu)造，會(huì)使用常見的溫度計(jì)。 (5)理解攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 誘思導(dǎo)學(xué) 1 .平衡態(tài)和狀態(tài)參量 在物理學(xué)中，通常把所研究的對(duì)象稱為系統(tǒng)。 (1 )狀態(tài)參量 用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。 (2 )平衡態(tài) 系統(tǒng)宏觀 性質(zhì)不再隨時(shí)間變化，這種情況下就說系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)。 2 .熱平衡與溫度 (1 )溫度 溫度是表示物體冷熱程度的物理量 ，反映了組成物

2、體的大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的激烈程 度。 (2 )熱平衡 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)與溫標(biāo) (1 )溫度計(jì) 是測(cè)量溫度的工具。 家庭和物理實(shí)驗(yàn)室常用溫度計(jì)是利用水銀、酒精、煤油等液體的熱膨脹規(guī)律來制成 的。另外，還有金屬電阻溫度計(jì)、壓力表式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、半導(dǎo) 體熱敏電阻溫度計(jì)、磁溫度計(jì)、聲速溫度計(jì)、頻率溫度計(jì)等等。 (2 )溫標(biāo) 溫度的數(shù)值表示法叫做溫標(biāo)。 用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度；在國際單位制中 ，常采用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度 叫熱力學(xué)溫度。 熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度⑴的關(guān)系為： T=t+273。15 (K) 說

3、明：①兩種溫度數(shù)值不同 ，但改變1 K和1 C的溫度差相同。 ②0K是低溫的極限，只能無限接近，但不可能達(dá)到。 典例探究 例1 細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，常見液體溫度計(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 儲(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)。 課后問題與

4、練習(xí)點(diǎn)擊 1 .略 2 .略 3 .解析： 物理量X與熱力學(xué)溫度 T成正比，即：X= C ? T （C為常量）,又因?yàn)?T=t+273 . 15 K,所以 X= C （t +273 . 15），因此，t = X/C-273 . 15 （ C） 4 .電流表上代表t i、t 2的兩點(diǎn)，t i應(yīng)該標(biāo)在電流比較大的溫度上。 解析：由圖7. 4 —2甲可以看出 ，t 1溫度下金屬絲電阻比較小 ，因?yàn)殡娐分须姵氐碾? 動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都是不變的，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可以知道 ，此時(shí)電路中電流比較大。 基礎(chǔ)訓(xùn)練 1 .兩個(gè)物體放在一起彼此接觸 ，它們?nèi)舨话l(fā)生熱傳遞，其原因是（） A.它們的內(nèi)能

5、相同 B.它們的比熱相同 C.它們的分子總動(dòng)能相同 D.它們的溫度相同 2 .下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中 ，不正確的是（） A.熱力學(xué)溫度的零度是— 273。15 C B.熱力學(xué)溫度的每一度的大小和攝氏溫度是相同的 C.絕對(duì)零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到 D. 1 C就是1 K 3 .冬天，北方的氣溫最低可達(dá)-40C,為了測(cè)量那里的氣溫應(yīng)選用（ ） A. 水銀溫度計(jì) B.酒精溫度計(jì) C.以上兩種溫度計(jì)都可以 D.以上兩種溫度計(jì)都不行 4 .在25c左右的室內(nèi)，將一只溫度計(jì)從酒精中拿出 ，觀察它的示數(shù)變化情況是 （ ） A.溫度計(jì)示數(shù)上升 B.溫度計(jì)示數(shù)下降

6、C.溫度計(jì)示數(shù)不變 D.示數(shù)先下降后上升 5 .常用的溫度計(jì)是利用液體的 來測(cè)量溫度的。攝氏溫度把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 的溫度規(guī) 定為0度。 6 .體溫計(jì)的測(cè)量范圍是 ，最小刻度值是。 7 . 一支讀數(shù)為 37。8c的體溫計(jì),不經(jīng)甩過，先后依次測(cè)量兩個(gè)人的體溫 ，若他們的真 實(shí)體溫分別是36。5c和38C,那么這支體溫計(jì)的讀數(shù)依次是 、。 8 .液體溫度計(jì)越精確 ，則其玻璃泡的容積與細(xì)管的容積相差必定越（填“大”或 “小” ）,此時(shí)玻璃泡里的液體有微小的膨脹，細(xì)管里的液 柱。 9 .能不能用體溫計(jì)作為寒暑表使用？試說明理由。 多維鏈接 溫度計(jì)和溫標(biāo)的發(fā)明 公元前200 — 1

7、00年間，古希臘菲隆和希隆各自制造過一種以空氣膨脹為原理的測(cè)溫器。其后 ，人們還 在三個(gè)容器中分別裝上冷、溫、熱水來判斷物體的冷熱：用手摸進(jìn)行比較。 1592或1595年，伽利略制成了第一個(gè)氣體溫度計(jì)。玻璃管與玻璃泡相連 ，管內(nèi)有有色液體，倒置于水 杯之中。當(dāng)被測(cè)溫度的物體與泡接觸時(shí) ，泡內(nèi)空氣就會(huì)因熱脹冷縮而發(fā)生體積變化 ，使有色液柱上升或下降 再由玻管上標(biāo)有“熱度”（即現(xiàn)在所說的“溫度”）的刻度讀出。這是有史以來的第一支有刻度的溫度計(jì)。 顯然，這種溫度計(jì)不完善：變化著的大氣壓也會(huì)使液柱升降 ，測(cè)量范圍極其狹窄。 物理學(xué)中熱力學(xué)里有一門叫計(jì)溫學(xué)的分支學(xué)科 ，它是利用物質(zhì)的熱效應(yīng)來研

8、究測(cè)溫技術(shù)的。它包括溫 度分度法、溫度參照點(diǎn)的選擇、溫度計(jì)按不同用途的設(shè)計(jì)、制定各種測(cè)溫標(biāo)準(zhǔn)、提高測(cè)溫精度、準(zhǔn)確度、 測(cè)定實(shí)用溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)的差值等。伽利略發(fā)明氣體溫度計(jì)后 ，人們的工作就大致按這些內(nèi)容進(jìn)行。 1611年,伽利略的同事?？送辛羲垢倪M(jìn)了伽利略的氣體溫度計(jì) ，制成一種蛇狀玻璃管氣體溫度計(jì) ，玻管 上有110個(gè)刻度，可測(cè)體溫。 1629年，約瑟夫?德米蒂哥這位物理學(xué)家兼猶太教師出版了一本叫《花園中的噴泉》的書 ，書中載有 盛有白蘭地的玻璃泡溫度計(jì)，它旁邊的小字上寫著“ oleb "（上升）。有人認(rèn)為這是人類第一支較準(zhǔn)確的溫 度計(jì)。但現(xiàn)未能查明其發(fā)明者 ，而只能猜測(cè)是伽利略

9、或他在帕多瓦大學(xué)的同事德米蒂哥。具體發(fā)明年代只 能大致確定在17世紀(jì)初。 1631 1632年，法國化學(xué)家詹?雷伊把伽利略的玻璃管倒轉(zhuǎn)過來 ，并直接用水而不是空氣的體積變化 來測(cè)定溫度。這是第一支用水作工作物質(zhì)的溫度計(jì)。但因管口末密封 ，水會(huì)蒸發(fā)而產(chǎn)生越來越大的誤差。 1641年，第一支以酒精為工作物質(zhì)的溫度計(jì)首次出現(xiàn)在意大利托斯卡納大公爵費(fèi)迪南二世的宮庭里。 1644 1650年間，這位大公將其不斷完善：用蠟把紅色酒精溫度計(jì)的玻管口封位 ，在玻管上刻度?？梢?，這 支溫度計(jì)已具有現(xiàn)代溫度計(jì)的雛型，以致不少人將溫度計(jì)的發(fā)明歸功于這位大公。 1654年，這種溫度計(jì)已 在佛羅倫薩普及，

10、以致這一年被一些人認(rèn)為是溫度計(jì)誕生之年。它還被傳到英國和荷蘭。 1646年，意大利物理學(xué)家萊納爾第尼明智地提出以水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作為溫度計(jì)刻度的兩個(gè)定點(diǎn)。但無 奈當(dāng)時(shí)流行的酒精溫度計(jì)里酒精的沸點(diǎn) （78.5 C）低于水的沸點(diǎn)（100 C）,所以用水的沸點(diǎn)為第二個(gè)定點(diǎn)對(duì)酒 精溫度計(jì)顯然不切實(shí)際，所以這一建議當(dāng)時(shí)未能實(shí)施。 1657年成立的意大利佛羅倫薩實(shí)驗(yàn)科學(xué)院在其存在的 10年間地進(jìn)行了水銀和酒精溫度計(jì)的研究，制 作過40（或80）個(gè)等分標(biāo)度的沒有定點(diǎn)的酒精溫度計(jì)：它在 1660年冬最冷時(shí)顯示11—12 “度”，冰的熔點(diǎn) 顯示13.5 “度”，夏天最熱時(shí)為40 “度”。 1658年，法

11、國天文學(xué)家伊斯梅爾?博里奧制成第一支用水銀作工作物質(zhì)的溫度計(jì)。 1660年，意大利材料測(cè)試研究所也制成了水銀溫度計(jì)。 1665年,荷蘭物理學(xué)、數(shù)學(xué)家惠更斯地提議把水的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)作溫度計(jì)刻度的兩個(gè)定點(diǎn) ，以便各種溫 度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同年，英國物理學(xué)、化學(xué)家波義耳根據(jù)他于 1662年發(fā)現(xiàn)的氣體定律（即玻義耳定律，后經(jīng)法國 物理學(xué)家馬略特完善后稱波義耳一馬略特定律 ，簡稱波一馬定律），指出氣體溫度計(jì)不準(zhǔn)的原因及其他缺 點(diǎn)。其后，人們大多轉(zhuǎn)向其他工作物質(zhì)的溫度計(jì)的研究。 1672年，休賓在巴黎發(fā)明了第一個(gè)不受大氣壓影響的空氣溫度計(jì)。 1688年，達(dá)蘭西的溫度計(jì)以水和牛油熔解時(shí)的兩個(gè)溫度作溫度

12、計(jì)刻度的兩個(gè)固定點(diǎn)。 18世紀(jì)初，形形色色的溫度標(biāo)準(zhǔn)（溫標(biāo)）已多達(dá)30余種。例如，丹麥天文學(xué)家羅默（他以1676年用觀測(cè) 木星衛(wèi)星蝕的方法第一次證實(shí)光的傳播是等速運(yùn)動(dòng)而聞名于世 ）以人體溫度為22.5 “度”和水的沸點(diǎn)為 60 “度”作溫度計(jì)上刻度的兩個(gè)定點(diǎn)。牛頓于 1701 1703年制作的亞麻子油（一說菌麻油）溫度計(jì)把雪的熔 點(diǎn)0 “度”和人體的溫度12 “度”作溫度計(jì)的兩個(gè)定點(diǎn)。 法國物理學(xué)家阿蒙東最先指出測(cè)溫液體是規(guī)則膨脹的 ，“有絕對(duì)零度存在”也是他最先指出的 ，他于 1703年也制成了一支實(shí)用氣體溫度計(jì)。 在18世紀(jì)以前，溫標(biāo)不統(tǒng)一且不太實(shí)用。這些.工作歷史地落在華倫海

13、特等人的肩上。 遷居荷蘭的德國玻璃工華倫海特也在英國居住過。他經(jīng)過 1709 —1714年的研究，把冰、水、氯化鏤的 混合物平衡溫度定為 0%人體溫度定為96下（如以今天我國標(biāo)準(zhǔn)體溫 37C,則應(yīng)為98. 6下，可見他采用的 體溫不是今天我國的標(biāo)準(zhǔn)體溫 ，其間分為96格，每格為1 To 1724年，他又把水的沸點(diǎn)定為 2120下。但遺 憾的是，他未能將冰的熔點(diǎn)定為 0%而是定為32下。這就是華氏溫標(biāo)，其符號(hào)為tF。這是曾長期使用且至 今仍在香港和世界許多地方使用的第一種溫標(biāo)。他還發(fā)明了在填充水銀時(shí)進(jìn)行凈化的方法 ，制成了第一種 實(shí)用的水銀溫度計(jì)。 1730年，主要研究物理學(xué)和動(dòng)物學(xué)的法

14、國博物學(xué)家列奧繆爾制成了一種酒精溫度計(jì) ，他把水的冰點(diǎn)0oR 和沸點(diǎn)80oR刻在溫度計(jì)上彳^兩個(gè)定點(diǎn)，再把其問分為80格，每隔為1oR。這是其后流行了多年的第二種溫 標(biāo)一一列氏溫標(biāo)，其符號(hào)為tR。 1742年，瑞典物理學(xué)家、天學(xué)家攝爾修斯制成 .的水銀溫度計(jì)則把水的沸點(diǎn)和冰的熔點(diǎn)分別定為 0c和 100C,其間分為100格，每格為1C,這是第三種得到廣泛流行的實(shí)用溫標(biāo)一一攝氏溫標(biāo) ，其符號(hào)為t或 tc o 1743年，克里森指出上述定點(diǎn)不符合越熱的物體溫度越高的習(xí)慣 ，8年以后的1750年，攝爾修斯接受同 事斯特默爾的建議，把上述兩定點(diǎn)的溫度對(duì)調(diào)，這才成了現(xiàn)在的攝氏溫標(biāo)即百分溫標(biāo)。

15、 上述三種溫標(biāo)都是初級(jí)原,始的溫標(biāo)，其缺點(diǎn)有二。一是溫度值只有在兩個(gè)定點(diǎn)是準(zhǔn)確的其余各點(diǎn)都不 準(zhǔn)確；二是定義范圍很窄，例如水銀溫度計(jì)測(cè)量范圍是一 38. 87 +356. 9C。以下第四種溫標(biāo)克服了這些 缺點(diǎn)。 1848年，英國物理學(xué)家湯姆遜即開爾文提出熱力學(xué)溫標(biāo)。其符號(hào)為 TK或T,并于1854年指出只需選用 一個(gè)固定點(diǎn)數(shù)值，這種溫標(biāo)就能確定。這個(gè)點(diǎn)就是“絕對(duì)零度”。然而 ，在實(shí)際建立熱力學(xué)溫度單位時(shí) ，考 慮到歷史傳統(tǒng)和當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件 ，他不得不用攝爾修斯的 0—100C的間隔作為100個(gè)新溫度的間隔，即新 溫度的每個(gè)間隔為 1開氏度（1oK）與l攝氏度（1 C）相當(dāng)。這就是開氏溫

16、標(biāo)。歷史上類似而含義不盡相同 的名稱還有理想氣體溫標(biāo)、熱力學(xué)絕對(duì)溫標(biāo)等。這第四種溫標(biāo)的特點(diǎn)是：與任何物體的性質(zhì)無關(guān) ，不受工 作物質(zhì)的影響，解除了工作物質(zhì)因凝固、汽化而受到的限制 ，僅與熱量有關(guān)。1927年，第七屆國際計(jì)量大會(huì) 確定它為最基本的溫標(biāo)。1954年大會(huì)又決定把 273.16OK這一水的三相點(diǎn)作為這一溫標(biāo)的唯一定點(diǎn)。這一 溫標(biāo)實(shí)際包含的另一定點(diǎn)是不能用物質(zhì)的已知性質(zhì)來定義的 ，它是理論上推導(dǎo)出來的最低溫度一一絕對(duì)零 度。1967年，第十三屆國際計(jì)量大會(huì)將這種溫標(biāo)的單位“開氏度” （oK）改為“開爾文” （K）,而前述“開氏 溫標(biāo)”及“開氏溫度”被分別代之以“新國際實(shí)用溫標(biāo)”和

17、“熱力學(xué)溫度” ，我國也最終由國務(wù)院于 1984 年2月27日下達(dá)命令在1991年1月1日起正式施行使用。 第五種溫標(biāo)為蘭氏溫標(biāo)，在19世紀(jì)由英國工程師蘭金發(fā)明，其符號(hào)為TR,蘭氏度的符號(hào)為 Ro。這種溫 標(biāo)的水三相點(diǎn)約491.7Ro,水的沸點(diǎn)約671.6R。。這種溫標(biāo)比前四種用得更少。 隨著上述攝氏，國際溫標(biāo)的建立和技術(shù)的成熟 ，以及實(shí)際測(cè)量的需要，人們改進(jìn)、發(fā)明了形形色色的溫 度計(jì)。 1743年，法國克利斯廷在里昂改制了像攝爾修斯那樣的溫度計(jì) ，這更接近現(xiàn)代溫度計(jì)。 1782年，西克斯發(fā)明了 “最高最低溫度計(jì)”，丹尼爾?盧瑟福在1794年作了改進(jìn)。1782年，英國韋奇 伍德.和

18、德國塞格爾各自發(fā)明了測(cè)定火焰溫度或爐溫用的溫度計(jì) ，后者的發(fā)明被稱為塞格爾測(cè)溫錐。 1821 1822年，德國塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電（溫差電）現(xiàn)象，提出溫差電動(dòng)勢(shì)序，認(rèn)識(shí)到由此可制成熱電偶即溫 差電偶來測(cè)溫度。1830年便出現(xiàn)了這種溫差電偶，用它還可探測(cè)紅外線。選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體或半導(dǎo)體作熱電 偶材料，可以測(cè)量很寬的溫度范圍（如一50—+1600C）,若用特殊熱電偶材料，則更可擴(kuò)大到一180—2000C, 這顯然是酒精或水銀溫度計(jì)望塵莫及的。 俄國楞次和英國戴維于 1835年得知金屬在受熱時(shí)電阻會(huì)增大 ,A - F-斯文貝爾格于1857年便用這一 原理發(fā)明了差示溫度計(jì)（由一個(gè)接在測(cè)量電橋中的涂黑銅

19、螺線組成 ）o 1860年，德國威廉?西門子發(fā)明了遙測(cè)式電阻溫度計(jì) ，1869年他為它加裝了一根鈉絲作測(cè)量探頭 ，可測(cè) 更高的溫度。 19世紀(jì)60年代初，英國醫(yī)生阿爾伯特發(fā)明了現(xiàn)在仍在位用的那種體溫計(jì)：其最大特點(diǎn)是細(xì)管內(nèi)有一 段特別狹窄，體溫計(jì)離開被測(cè)人體后水銀在這狹處中斷而水銀柱并不下降 ，可從容不迫地讀出體溫。 1881年，蘭利將涂黑的粕帶作熱敏元件制成輻射熱測(cè)量計(jì) （或電阻測(cè)輻射熱計(jì)）測(cè)量輻射熱。 其后，溫度計(jì)新品種不斷涌現(xiàn)。例如 ，光學(xué)高溫計(jì)（測(cè)600 c以上高溫）、光度計(jì)（測(cè)星球表面溫度）、紅 外顯微鏡（測(cè)小至10 100微米的點(diǎn)的溫度）、半導(dǎo)體點(diǎn)溫度計(jì)（測(cè)點(diǎn)的溫度）、石英振子溫度計(jì)（可測(cè)低溫 至250間的溫度，精度特高） 對(duì)10000c以上的高溫，一般溫度測(cè)量法已無能為力。這時(shí) ，要用原子光譜的譜線和溫 度間的關(guān)系來計(jì)算出溫度。 5 / 5