高中物理 第七章 第四节 温度和温标学案 新人教版选修33.docx

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高中物理高中物理第七章第七章第四节第四节温度和温标学案温度和温标学案新人新人教版选修教版选修33物理选修33（人教版）2019-2020年高中物理第七章第四节温度和温标学案新人教版选修3-31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了解温度的意义4知道常见温度计的构造，会使用常用的温度计5掌握温度的定义，知道什么是温标、热力学温标，以及热力学温度的表示理解摄氏温度与热力学温度的转换关系1状态参量与平衡态

（1）热力学系统：

通常把由大量分子组成的研究对象称为热力学系统

（2）状态参量：

为了描述系统的状态，需要用到一些物理量，这些描述系统状态的物理量，叫作系统的状态参量常用物理量有几何参量体积、力学参量压强、热学参量温度（3）平衡态：

没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态2热平衡与温度

（1）热平衡：

两个相互接触的热力学系统的状态参量不再变化

（2）热平衡定律：

如果两个系统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（3）温度：

表征热平衡系统的“共同热学性质”的物理量也就是说，温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量3温标：

温度的数值表示法

（1）摄氏温标：

规定标准大气压下冰水混合物的温度为0，沸水的温度为100，在0和100之间分成100等份，每一等份就是1，这种表示温度的方法即为摄氏温标，表示的温度叫作摄氏温度

（2）热力学温标：

规定摄氏温标的273.15为零值，这种表示温度的方法即为热力学温标，表示的温度叫作热力学温度（T），单位为开尔文（K）（3）热力学温度（T）与摄氏温度（t）的关系为Tt273.15_K1系统：

系统是研究对象的整体2状态参量：

描述系统状态的物理量注：

物理学中描述物体状态的常用参量为压强、体积、温度，通常用体积描述它的几何性质，用压强描述其力学性质，用温度描述其热学性质3平衡态对于一个不受外界影响的系统，无论其初始状态如何，经过足够长的时间后，必将达到一个宏观性质不再随时间变化的稳定状态，这种状态叫平衡态尝试应用1下列说法中正确的是（B）A状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡状态时各部分的参量不发生变化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相同C只有处于平衡状态的系统才有状态参量D两物体发生热传递时，它们组成的系统处于平衡状态解析：

处于非平衡状态的系统也有状态参量，而且参量会发生变化经过足够长的时间，系统若不受外界影响就会达到平衡状态，各部分状态参量将会相同，故B项正确，A、C项错误，而处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态，故D项错误1热平衡两个系统相互接触，它们间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，这两个系统的状态参量不再变化，此时的状态叫热平衡状态，我们说两系统达到了热平衡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热平衡3温度达到了热平衡的系统具有“共同性质”，我们用温度来表征这个“共同性质”也可理解为物体的冷热程度注：

（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的温度便等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理尝试应用2关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是（B）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，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解析：

一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义要所有性质都不变化才行，可以确定A是错误的根据热平衡的定义可知B、D是正确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，可见C是错误的1温度计的测温原理

（1）水银温度计是根据物体热胀冷缩的性质来测量温度的

（2）金属电阻温度计是根据金属的电阻随温度的变化来测量温度的（3）气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的（4）电偶温度计是根据不同导体因温差产生的电动势大小来测量温度的2温标

（1）摄氏温标规定标准大气压下冰水混合物的温度为零度，沸水的温度为100，在0和100之间分成100等份，每一等份就是1，这种表示温度的方法就是摄氏温标，表示的温度叫摄氏温度（t），单位为.

（2）热力学温标规定摄氏温度的273.15为零值，它的一度也等于摄氏温度的一度，这种表示温度的方法就是开尔文温标，也叫热力学温标表示的温度叫热力学温度（T），单位为开尔文，简称开（K）3两种温标的关系

（1）热力学温度的分度，大小等于摄氏温度的1，在表示温差时，1K1；在表示温度时却不相等

（2）热力学温度与摄氏温度的关系Tt273.15K.（3）摄氏温度中零上表示比0高，零下表示比0低，通常用正负数表示（4）热力学温标的零值是低温的极限，永远达不到4易混淆的问题有些同学认为物体感觉冷就是温度低，其实这种说法是缺乏科学依据的，人体感受到物体的冷热程度，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从人体吸收（或放出）的热量的多少有关冬天温度相同的铁块和木块，摸上去感觉铁块更冷一些，这是因为铁块单位时间内从手上吸收的热量多的原因尝试应用3关于温度与温标，下列说法正确的是（D）A温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度B摄氏温度与热力学温度都可以取负值C温度升高3，在热力学温标中温度升高276.15KD热力学温度每一开尔文的大小与摄氏温度每一度的大小相等解析：

温标是温度数值的表示方法，所以温度与温标是不同的概念，用热力学温标表示的温度称为热力学温度，选项A错摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，故选项B错摄氏温度的每一度与热力学温度的每一开尔文的大小相等，选项D正确温度升高3也就是温度升高了3K，故选项C错1三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们的温度的说法正确的是（C）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解析：

当三个系统处于热平衡状态时，它们有相同的状态参量，即具有相同的温度，故C项正确2（多选）下列有关温标的说法中正确的是（AD）A温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的B不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同C温标的规定都是人为的，没有什么理论依据D热力学温标是从理论上规定的解析：

不同温标下，同一温度在数值上可能不同，A正确；相同的冷热程度，用不同的温标表示，数值可以是不同的，B错；热力学温标是从理论上做出的规定，C错、D正确3关于热力学温标与摄氏温标的下列说法不正确的是（D）A热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的B热力学温标的0度值对应于273.15C热力学温标的0度是不可能达到的D气体温度趋近于绝对零度时，其体积趋近于零解析：

由Tt273K，得知，Tt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，故A正确；热力学温度与摄氏温度的关系是Tt273K可知，当T0时，则t273，故B正确；根据热力学第三定律可知，热力学温标的零K达不到故C正确；气体温度趋近于绝对零度时，可能是压强p趋近于零，故D错误4关于温度与温标，下列说法正确的是（D）A温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度B摄氏温度与热力学温度都可以取负值C温度升高3，在热力学温标中温度升高276.15KD热力学温度每一开尔文的大小与摄氏温度每一度的大小相等解析：

温标是温度数值的表示方法，所以温度与温标是不同的概念，用热力学温标表示的温度称为热力学温度，选项A错摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，故选项B错摄氏温度的每一度与热力学温度的每一开尔文的大小相等，选项D正确温度升高3也就是温度升高了3K，故选项C错5关于热力学温度，下列说法中正确的是（A）A33240KB温度变化1，也就是温度变化274KC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273Kt解析：

本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系T273Kt，由此可知：

33240K，A正确；温度变化1，也就是温度变化1K，故B项错误；对于摄氏温度可取负值的范围为2730，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错；D中初态热力学温度为273Kt，末态为273K2t，温度升高了t，故D错6当甲、乙两物体相互接触后，热量从甲物体流向乙物体，这样的情况表示甲物体具有何种特性（D）A较高的热量B较大的比热容C较大的密度D较高的温度解析：

根据热量的传递特性：

热量总是自发地从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，因此决定热能传递方向的决定因素是温度，A、B、C各选项所提到的条件均与此无关，故D正确7下列叙述正确的是（D）A若不断冷冻，物体的温度就不断地下降，没有止境B目前尚不知最低温是多少，最高温是多少C摄氏零下373度是低温的下限D任何物体，温度下降到某一点就不能再降解析：

在目前的技术条件下最低温可使铜原子核降至106K，但是极不稳定无法持久，故A、B错误摄氏零下273.15是低温的极限，故C错运用热平衡原理可知D是正确的8下图是四种测液体温度的方法，其中正确的是（D）解析：

用温度计测量液体温度时，温度计必须置于液体中，而且不能与器壁接触，只有D正确9目前世界上最大的强子对撞机在法国和瑞士的边境建成，并投入使用加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下271摄氏度，请将该温度用热力学温标来表示（A）A2KB271KC4KD0.1K解析：

由热力学温标与摄氏温标的关系式Tt273K和t271得T2K故A项正确10严冬，湖面上结了厚厚的冰，为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是（C）A用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数B取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度C取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数D手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数解析：

要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡下的温度，所以A的做法不正确，C的做法正确，D的做法不正确，B的做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了11一般实验室里常用的一种摄氏温度计叫摄氏温标：

在1954年以前，标准温度的间隔是用两个定点确定的它们是水在标准大气压下的沸点（汽化点）和冰在标准大气压下与饱和空气的水相平衡时的熔点（冰点）摄氏温标（以前称为百分温标）是由瑞典物理学家摄尔修斯设计的如图所示，以冰点定为0，汽化点定为100，因此在这两个固定点之间共为100，即一百等份，每等份代表1度，用1表示，用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度摄氏温标用度作单位，常用t表示热力学温标由英国科学家威廉汤姆逊（开尔文）创立，把273.15作为零度的温标，叫做热力学温标（或绝对温标）热力学温标用K表示单位，常用T表示试回答：

（1）热力学温标与摄氏温标之间的关系为：

_

（2）如果可以粗略地取273为绝对零度在一标准大气压下，冰的熔点为_，即为_K，水的沸点是_，即_K.（3）如果物体的温度升高1，那么，物体的温度将升高_K.解析：

（1）摄氏温标冰点温度为0，汽化点温度为100，且用t表示；而热力学温标是把273.15作为零开尔文的，用T表示，所以热力学温标与摄氏温标之间的关系为Tt273.15K.答案：

（1）Tt273.15K

（2）0273100373（3）1第七章恒定电流新课标要求1内容标准

（1）观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。

（2）初步了解多用电表的原理。

通过实际操作学会使用多用电表。

例1以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。

例2以多用电表为测量工具，判断二极管的正、负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。

（3）通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。

（4）知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

（5）测量电源的电动势和内阻。

（6）知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活、生产中的应用。

例3观察常见电热器的结构，知道其使用要点。

（7）通过实验，观察门电路的基本作用。

初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。

（8）初步了解集成电路的作用。

关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况。

2活动建议

（1）分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的IU特性曲线，对比它们导电性能的特点。

（2）用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控-声控开关。

（3）收集新型电热器的资料，了解其发热原理。

（4）制作简单的门电路。

（5）利用集成块制作简单的实用装置2019-2020年高中物理第七章恒定电流学案新人教版选修3-1考点解读典型例题知识要点一、电流1定义：

电荷的定向移动形成电流此处的“电荷”指自由电子、正离子和负离子电荷有三种速率：

电子热运动速率、电荷定向运动速率和电流的传导速率电路中由电源、导线等电路元件共同形成导线内的电场，电流的形成依靠电荷定向的运动2电流的方向规定和正电荷定向移动的方向一致，和负电荷定向移动的方向相反3电流的定义式：

I=q/t，（不能说正比于q，反比于t），其中q是时间t内通过导体某横截面的电量对于电解液导电和气体导电，通过某一横截面的电量应为正、负离子电量的绝对值之和.在国际单位中电流的单位是安培（A），是国际单位制中七个基本单位之一，1A=103mA=1064电流的微观表达式：

I=nqsv（n为单位体积内自由电荷数，q为单个自由电荷电量，s为导线横截面积，v为自由电荷自由电荷定向运动的速率，（约为10-5m/s），上式中n若为单位长度的自由电荷数，则I=nqv（例1、例2针对练习1、2）二、电阻1定义：

导体两端的电压和通过它的电流的比值2定义式：

R=U/I3单位：

欧姆，国际符号4对电阻的理解：

金属导体中的电流是自由电子的定向移动形成的，自由电子在定向移动中要跟金属离子频繁碰撞，这种碰撞阻碍了电子【例1】如图7-1-1所示，两个截面不同，长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U，则（）A通过两棒的电流强度不相等B两棒的自由电子定向移动的平均速率不同C两棒内的电场强度不同，细棒内场强E大于粗棒内部场强ED细棒的电压U大于粗棒的电压U【例2】在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在高压U作用下被加速，形成电流强度为I的平均电流，设电子质量为m，电量为e，如果打在荧光屏上的高速电子全部被屏吸收问：

（1）在t内打到荧光屏上的电子数为多少？

（2）荧光屏受到的平均作用力为多大？

【例3】当电阻两端的电压变为原来的时，流过电阻的电流减少0.5A，则当电阻两端电压增为原来的2倍时，流过电阻的电流多大？

【例4】某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的IU图像，图7-1-2a、b、c示,则下列判断正确的是（）的定向移动，从而不断地把定向移动的动能传给离子，使离子的热运动加剧，使电能转化为内能，导体的温度升高，电阻就是表示这种阻碍作用的物理量5注意：

对给定的导体，它的电阻是一定的，由其本身的性质决定因此，不管导体两端有无电压，大小如何，电阻是一定的；不管导体内是否有电流流过，电流大小如何，电阻是一定的（例3）三、电阻定律1内容：

在一定温度下，导体的电阻跟导体本身的长度成正比，跟导体的横截面积成反比2公式：

，为材料的电阻率，单位为欧姆米（m），与材料种类和温度有关3对电阻定律的理解：

（1）只适用于金属导体（但其它任何材料都有对应的电阻率）

（2）因为随温度而变化，故计算出的是某一特定温度下的电阻（3）该式是电阻大小的决定式，R=U/I是电阻的定义式4金属的电阻率随温度升高而有所增加；半导体的电阻率随温度的升高或杂质浓度的增大而急剧减少；某些合金的电阻率几乎不受温度的影响5超导体：

有些物体在温度降低到绝对零度附近时，电阻会突然减小到无法测量的程度，这种现象叫超导现象，发生超导现象的物体叫超导体，材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度TC，各种材料A只有b正确Ba、c图曲线肯定是误差太大Ca、c不遵从欧姆定律，肯定是不可能的Da、b、c三图像都可能正确，并不一定有较大的误差【例5】（xx春季高考）A、B两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆在一次事故中经检查断定电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接人一个电阻检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：

（1）令B端双线断开，在A处测出双线两端间的电阻R

（2）A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻R；（3）在A端的双线间加一已知电压U，在B端间用内阻很大的电压表测量出两线间电压U试由以上测量结果确定损坏处的位置【例6】两个用电器的额定电压都是6V，额定电流分别是0.1A和0.3A

（1）把这两个用电器并联后接在电压为8V的电路中，要使它们正常工作，应附加多大电阻怎样连接，功率至少需多大？

（2）如果把它们串联后接在12V的电路上，要使它们正常工作应该怎样做？

【例7】有一用电器的铭牌上标明额定电压为100V,额定功率因字迹不清而无法辨认，但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置，现将该用电器与一阻值为（O100）的滑动变阻器连接后，接在输出电压为220V的电源两端

（1）为使用电器安全正常地工作，应采用怎样的接法？

试说明理由并画出电路图

（2）在正确连接的电路的超导转变温度TC各不相同，一般都较低6探究金属丝的电阻与其影响因素的定量关系原理：

把金属丝接入电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，利用欧姆定律R=U/I得到金属丝的电阻R用米尺量得金属丝的长度，用螺旋测微器测金属的直径，求得其面积S=方案一：

控制变量法

（1）把材料、横截面积相同，但长度不同的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和长度的关系RL

（2）把材料、长度相同，横截面积不同的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和横截面积的关系R（3）把长度、横截面积相同，但不同材料的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和材料的关系R方案二：

逻辑推理法根据电阻的串并联知识进行逻辑推理导体电阻的关系，然后通过实验探究电阻与导体长度面积和材料的关系（例4针对练习3、4）四、部分电路欧姆定律1内容：

通过某段电路的电流跟导体两端的电压成正北，跟导体本身的电阻成反比2公式：

I=U/R中，当用电器正常工作时通过电源的电流为2.4A试求用电器消耗的电功率与整个电路消耗的电功率之比【例8】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？

【例9】试对图示电路图7-1-6、图7-1-7进行简化，并指出电流表测量的对象【例10】（xx全国高考）图7-1-8示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与22OV的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V由此可知（）3用图像表示：

IU图像中，是过原点的一条直线，直线的斜率k=I/U=1/R；在UI图像中，也是过原点的一条直线，直线的斜率k=U/I=R4适用条件：

适用于金属导电和电解液导电，不适用气体导电其实质是只适用于电流的热效应（例5针对练习5）五、串、并联电路的特点1串联电路

（1）电流关系：

（2）电压关系：

（3）电阻关系：

（4）功率关系：

U1/U2=R1/R2=P1/P2即两个串联的电阻分电压、功率与各分电阻的值成正比2并联电路

（1）电流关系：

（2）电压关系：

（3）电阻关系：

（4）功率关系：

I1/I2=P1/P2=R2/R1即两个并联的电阻分电流、功率与各分电阻的值成反比3分电阻和总电阻的关系当电键接通或断开，改变电路结构，或者移动滑动变阻器滑键，改变某一部分电阻时，总电阻的变化规律满足：

Aab间电路通，cd间电路不通Bab间电路不通，bc间电路通Cab间电路通，bc间电路不通Dbc间电路不通，cd间电路通【例11】用最大阻值为28的滑动变阻器控制一只“6V，3W”灯泡的发光程度，分别把它们连成限流和分压电路接在9V的恒定电压上，通过计算回答以下问题

（1）两种电路中灯泡的电流、电压调节范围

（2）两种电路中要求滑动变阻器的最大允许电流以及电路中消耗的最大功率

（1）当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路中总电阻一定增大（或减小）；

（2）若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联支路增多时，总电阻减小；（3）如果R1+R2=恒量，则R1=R2时并联的电阻最大；且R1、R2差别越大总电阻越小如图7-1-3所示，由R1、R2和R组成双臂环路当AR1P支路和AR2P支路总阻值相等时，RAB最大；当P滑到某端，使某一支路阻值最小时，RAB最小（例6针对练习6）六、电功和电功率1电功：

实际是电场力做功，是电能转化成其它形式能（如热、磁、机械、光）的过程适用于一切电路适用于纯电阻电路2焦耳定律：

电流通过直流电阻为R的导体时，t时间内导体上产生的热量，即电热Q=I2Rt3电功和电热：

当电流通过一段纯电阻电路时，电能全部转化为内能，电功等于电热W=Q即UIt=I2Rt当电流通过一段非纯电阻电路（电动机、电解槽、蓄电池等）时，电能的一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，故电功W=UIt大于电热Q=I2Rt，4电功率：

P=W/t=UI适用于一切电路P=I2R=U2/R适用于电热5额定电压与实际电压、额定功率与实际功率

（1）额定电压指用电器正常工作时的电压，这时用电器消耗的功率为额定功率但有时加在用电器上的电压不等于额定电压，用电器不能正常工作，这时加在用电器上的电压就称之为实际电压，用电器消耗的功率为实际功率要注意，在一些问题中“额定”和“实际”往往不相等

（2）用电器接入电路时的约定：

纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变；用电器的实际功率超过额定功率时，可认为它将被烧毁；没有注明额定的用电器接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用（3）纯电阻电路中，几个电阻串联阻值大的功率大，并联时阻值小的功率大（例7、例8针对练习7）疑难探究七、等效法处理混联电路稍复杂混联电路的等效化简方法1电路化简原则

（1）无电流的支路化简时可去除；

（2）等电势的各点化简时可合并；（3）理想导线可任意长短；