热力学温标教案

气体·热力学温标·教案一、教学目标1．在物理知识方面的要求：（1）能正确理解热力学温标和热力学温度这两个基本概念，能熟练地进行摄氏温度和热力学温度间的单位换算，知道热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一。（2）知道什么是“绝对零度”，并初步了解它的物理意义。（3）能正确运用热力学温度表述查理定律及其数学表达式，并能用这种表述形式解答一些简单的气体等容变化问题。2．通过让学生根据阅读提纲自读和思考书本内容，培养学生的自学能力和逻辑推理思维能力。二、重点、难点分析1．重点是使学生能正确理解热力学温度和掌握热力学温度与摄氏温度间的单位换算关系。因为热力学温度是重要的国际单位制中七个基本物理量之一，同时下节课将学习的“理想气体状态方程”也必须用热力学温度来表述。摄氏温度与热力学温度间的换算是今后运用气体状态方程和三定律解题时的重要技能之一。2．难点是对热力学温标的理解。这是因为在高中阶段无法从本质上（即从热力学第二定律出发）来讲述的概念，因此很难让学生理解到它是最科学的温标。另外“绝对零度”也是一个十分抽象的概念，学生对它的理解也有一定难度。三、教具投影幻灯，书写用投影片。四、主要教学过程（一）引入新课在初中我们已学过了测量温度时常用的一种单位，叫“摄氏度”。大家都知道：它是以冰水混合物的温度为0度，以一个大气压下沸水的温度为100度，在这两温度之间等分100个等份，每一等份为1个温度单位，叫“摄氏度”。这种以冰水混合物的温度为零度的温标叫摄氏温标，以摄氏温标表示的温度叫摄氏温度。今天我们将要学习一种新的温标，叫热力学温标。（二）教学过程设计1．通过自读、思考和讨论使学生正确理解热力学温标和热力学温度，理解用热力学温度表述的查理定律。首先让学生翻开书，看“热力学温标”这一节，根据下面投影片Ⅰ所示的阅读思考提纲进行自读和思考。投影片Ⅰ：阅读思考提纲（1）什么是热力学温标？什么是热力学温度？二者有何联系？二者有何区别？（2）热力学温度与摄氏温度有什么相同之处？有什么不同之处？它们之间如何进行换算？（3）如何理解“绝对零度”？（4）如何用热力学温度来表述查理定律？它的相应数学表达式是怎样的？在学生自读书本内容后，通过思考和在老师的引导下进行讨论，使学生理解并熟记以下结论：（1）以-273.15℃（在高中阶段可简单粗略地记成-273℃）作为零度的温标叫热力学温标，也叫绝对温标，它是开尔文最早提出的，因此也叫开尔文（或开氏）温标。（2）用热力学温标表示的温度叫热力学温度，热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，它的单位是开尔文，简称开，记作K，它的每一度大小与摄氏温度每一度大小相同，热力学温度（T）与摄氏温度（t）之间的换算关系为：T=t+273.15；在高中阶段可简记成：T=t+273。（3）热力学温度的零度即OK（或-273.15℃）叫绝对零度，它表示在宇宙中只能无限接近，但不可能达到的低温的极限。（4）用热力学温度表述的查理定律为：体积不变时，一定质量气体的压强与热力学温度成正比。它相应的数学表达式为：2．课堂巩固性练习：出示投影幻灯片Ⅱ，目的是练习热力学温度与摄氏温度间的单位换算。出示投影片后，要求同学迅速心算口答。投影片Ⅱ：（1）10℃=______K；10K=______℃；27℃______=K；27K=______℃；273℃______=K；273K=______℃；（2）若Δt=40℃，则ΔT=______K；若ΔT=25K，则Δt=______℃。（3）某人体温是36.5℃，也可以说体温为______K；此人体温升高1.5℃，也可以说体温升高了______K。出示投影幻灯片Ⅲ，目的是让学生掌握运用热力学温度表述的查理定律来解答简单问题的方法。投影片Ⅲ：（1）将一个容器充满空气后放在127℃的环境中，压强为4个大气压，当把它放在常温的房间里，容器中空气的压强为3个大气压，则房间的温度为______℃。（2）一个带塞子的烧瓶，容积是2升，内盛一个大气压，27℃的氧气，当把它加热到102℃时，烧瓶的塞子被顶开，接着重新把塞子塞好，停止加热，逐渐降温到27℃，设外界大气压强为760mm汞柱。求：（i）塞子被顶开时，氧气的压强多大？（ii）最后瓶内氧气的压强多大？（3）如图所示的球形容器中充有一定质量的气体，气体的温度为30℃，从接在球形容器下端的U形管水银的压强可以确定容器内气体的压强为______毫米汞柱；如果大气压不变，温度升高到60℃时，再向U形管右侧灌入______毫米汞柱才能保持球形容器中气体体积不变，这时球形容器中的气体压强为______毫米汞柱。（外界大气压为760毫米汞柱，球形容器的热膨胀可不考虑。）出示投影片Ⅳ后，让学生独立书面练习。投影片Ⅲ上三道题的答案分别为：（1）27；（2）（i）950毫米汞柱（或1.25个大气压）；（ii）608毫米汞柱（或0.8个大气压）；（3）606；60；666。学生练习得出正确答案后，与学生讨论归纳用热力学温度表述的查理定律解题的基本方法如下：（1）确定研究对象（一部分气体），分析它是否保持质量不变，保持体积不变。若满足这两个条件才能运用查理定律。（2）找出这部分气体的两个状态，一般一个是含有已知量的状态，一个是含有待求量的状态；并正确地找出这两个状态的温度值和压强值，其中温度值必须要换算成热力学温度值。若其中未知量是温度值，则从公式中求出的是热力学温度值，一般不应再换算成常用的摄氏温度值。（三）课堂小结1．以-273.15℃为零度的温标叫热力学温标，也叫绝对温标或开氏温标。用热力学温标表示的温度叫热力学温度，以T表示，它的单位是开尔文，简称“开”，记作K，热力学温度是国际单位制中7个基本物理量之一。2．热力学温度与常用的摄氏温度间的换算关系是：T=t+273。3．热力学温度的零度叫绝对零度，它是宇宙中低温的极限。了用摄氏温度表示的查理定律的公式。五、说明1．关于热力学温标，在高中阶段既不能从热力学第二定律推出，也不能从水的三相点来定义，只能从查理定律的摄氏温度图线的平移，这样一种纯数学的方法导出，很难直接讲清它深刻的物理意义，因此在讲绝对零度时应重点强调其物理意义，这在一定程度上使学生感受到热力学温标的科学性。2．本节课设计了相当分量的学生课堂练习，力求让学生当堂掌握摄氏温度与热力学温度的互换运算及用热力学温度表示的查理定律公式运算方法。除此之外还应注意训练学生热力学温度的书写方法，防止与摄氏温度的书写方法混淆。