人教版高中物理必修3電勢能和電勢教學設計

課題電勢能和電勢單元9學科物理年級高二

本節課所采用的教材是人教版高中物理選擇性必修3第2章第1節的內容，在“溫度和

溫標”這節中，教科書引入了系統、狀態參量、熱平衡等一系列概念，并根據熱平衡來定義

教材溫度。這樣定義溫度，使學生對溫度這個物理量的理解，比初中“冷熱的程度”這一說法深

分析刻了很多，但又和初中的說法是一致的。初中物理學中學生知道用溫度計測量溫度的操作過

程，而現在根據熱平衡定律，明確了這一操作過程的物理原理。對許多與溫度有關的物理現

象，現在都可以用新的概念來重新認識。

一、教學目標

1.知道什么是狀態，參量什么是平衡態。

2.理解熱平衡的概念及熱平衡定律，體會生活中的熱平衡現象，了解熱力學溫度的應用。

教學3.理解溫度的意義。

目標

二、核心素養

與核

物理觀念：通過閱讀、觀察，理解系統、狀態參量、熱平衡等物理量的意義。

心素

養科學思維：通過對知識的類比，培養學生對現象的歸納能力，對問題的分析、推理能力。

科學探究：通過閱讀、討論、交流、動手實驗，使學生學會溫度計的正確使用方法。

科學態度與責任：利用知識類比和遷移激發學生學習興趣，培養學生靈活運用知識和對

科學的求知欲。

重點理解掌握熱平衡定律、溫度及意義。

難點熱力學溫標以及熱力學溫度的表示。攝氏溫度與熱力學溫度的轉換關系

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課假如一個容器用擋板K隔開，容器中的氣體被

分為A、B兩部分，它們的壓強分別為PA、PB，溫學生思考討論引出系統、狀態

度分別為TA、TB。打開擋板K后，如果容器與外界并回答參量的概念。

沒有能量交換，經過一段

時間后，容器內的氣體會

是什么狀態？

講授新課一、狀態參量與平衡態

1、系統：在物理學中，通常把研究的對象稱

為系統。

系統之外與系統發生相互作用的其他物體統體會什么是系讓學生更好的理

稱為外界（或環境）。在物理學研究中，對系統內統，并列舉相解什么是系統。

部問題，往往采取“隔離”分析方法，對系統與外關“系統”的

界的相互作用問題，往往采取“整體”分析的方法．例子。

容器和酒精燈就是外界

燒杯中的液體就是系統

2、狀態參量：描述物質系統狀態的宏觀物

理量叫做狀態參量。

物理學中，需要研究系統的各種性質，包括幾理解什么叫狀提高學生的類比

何性質、力學性質、熱學性質、電磁性質等等。為態參量，列舉能力，更好的理

了描述系統的狀態，需要用到一些物理量。原來講過的狀解新知識。

①確定空間范圍用體積V——幾何參量態量，

②系統間力的作用用壓強P——力學參量

③確定系統冷熱程度用溫度T——熱學參量

3、平衡態：系統所有宏觀性質不隨時間變化

時狀態稱之為平衡態

由于分子做無規則的熱運動，在這樣的條件下

達到的平衡往往整體平衡局部不平衡，且達到的平

衡態具有一定的不穩定性，存在一定的起伏。這樣

的平衡稱為動態平衡。

理解平衡態的

在有外界作用時，系統中各部分也可能達到穩概念，知道平

定狀態，但并非為平衡態。平衡態對應的是無外界衡態是一中理

影響下的狀態。想情況，類比

注意：化學中的化學

①平衡態是一種理想情況，因為任何系統完全平衡。

不受外界影響是不可能的。

②類似于化學平衡，熱力學系統達到的平衡態

也是一種動態平衡。

③處于平衡態的系統各處溫度相等，但溫度各讓學生理解氣體

處相等的系統未必處于平衡態。的壓強、體積、

課堂練習1：在熱學中，要描述一定氣體的宏感受什么是狀溫度分別是從力

觀狀態，需要確定下列哪些物理量()態參量。學、幾何、熱學

A．每個氣體分子的運動速率B．壓強三個角度對氣體

C．體積D．溫度的性質進行的宏

解析：描述系統的宏觀狀態，其參量是宏觀量，觀描述，是確定

每個氣體分子的運動速率是微觀量，不是氣體的宏氣體宏觀狀態的

觀狀態參量．氣體的壓強、體積、溫度分別是從力三個狀態參量。

學、幾何、熱學三個角度對氣體的性質進行的宏觀

描述，是確定氣體宏觀狀態的三個狀態參量．顯然

B、C、D選項正確．

二、熱平衡與溫度

思考1：當物體的狀態參量不再變化時，系統

處于什么狀態？

1.熱平衡：兩個系統發生熱傳遞，最后它們各

自的狀態參量不再變化，達到相對穩定狀態，也就思考，討論，讓理解熱平衡的

說明他們已經具有了某種共同的性質，這時候我們系統熱平衡的概念，初步感受

就說它們達到了熱平衡狀態。宏觀特征是什溫度是表征系統

么。熱平衡的宏觀特

征。

熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發生過作

用的系統。因此可以說，只要兩個系統在接觸時它

們的狀態不發生變化，我們就說這兩個系統原來是學生閱讀熱平

處于熱平衡的。衡定律的內

容，類比數學加強學生對熱平

中平行線的原衡定律內容的理

理。解，為下一步引

出溫度做鋪墊。

2、熱平衡定律(又叫熱力學第零定律)：

如果兩個系統分別與第

三個系統達到熱平衡，那么

這兩個系統彼此之間也必定

處于熱平衡，這個結論稱為

熱平衡定律。

觀察現象：最

后沸騰后，水溫度是系統的熱

思考2：處于熱平衡的系統之間有什么共同的

的溫度不再升學性質，不再是

宏觀特征？

高，水銀溫度初中簡單的“表

3、溫度：兩個系統處于熱平衡時，它們具有

計的溫度也不示物體冷熱程度

一個“共同熱學性質”。我們就把表征這一“共同

再升高，此時的物理量”。

熱學性質”的物理量定義為溫度。

兩個系統達到

用酒精燈對水進行加熱。

熱平衡

系統達到熱平衡的宏觀標志就是溫度相同，若

溫度不同即系統處于非平衡態，則系統一定存在著

熱交換。

課堂練習2：一金屬棒的一端與0℃冰接觸，讓學生通過練習

另一端與100℃水接觸，并且保持兩端冰、水的溫思考問題，并更好的理解什么

度不變．問當經過充分長時間后，金屬棒所處的狀作出解釋。是平衡態以及溫

態是否為熱平衡態?為什么?度是標志一個物

解析：因金屬棒一端與0℃冰接觸，另一端與體與其他物體

100℃水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變時，

金屬棒兩端溫度始終不相同，雖然金屬棒內部溫度

分布處于一種從低到高逐漸升高穩定狀態，但其內

部總存在著沿一定方向的能量交換，所以金屬棒所

處的狀態不是平衡態。

思考3：你知道常用溫度計的上的刻度是怎樣

劃分的嗎？

三、溫度計與溫標學生思考討論

1、溫標：定量描述溫度的方法稱為溫標。并回答

（1）溫標的建立包含三個要素：

①選擇溫度計中用于測量溫度的物質，即測溫

物質；

②對測溫物質的測溫屬性隨溫度變化規律的

定量關系作出某種規定；理解兩種溫標，

③確定固定點即溫度的零點和分度方法。知道生活中的溫

（2）兩種溫標：標與熱力學溫標

①攝氏溫標：一種常用的表示溫度的方法，這的不同。

種溫標規定標準大氣壓下冰的熔點為0℃，水的沸

點為100℃。在0℃和100℃之間均勻分成100等份，

每份算作1℃。

②熱力學溫標：現代科學中常用的表示溫度的

方法，這種溫標規定攝氏溫度的－273.15℃為零值。

2、攝氏溫度與熱力學溫度：

(1)攝氏溫度：用攝氏溫標表示的溫度叫做熱力

學溫度，用符號t表示。單位：攝氏度，符號為℃。思考攝氏溫標

(2)熱力學溫度：用熱力學溫標表示的溫度叫做和熱力學溫標

熱力學溫度，它是國際單位制中七個基本物理量之的概念和區別讓學生會進行攝

一。用符號T表示。單位：開爾文，簡稱開，符氏溫標和熱力學

號為K。溫標的換算。

(3)攝氏溫度t與熱力學溫度T的換算關系：

T＝t+273.15（K）

(4)注意：

①攝氏溫標的單位“℃”是溫度的常用單位，

但不是國際制單位，溫度的國際制單位是開爾文，

符號為K。在今后各種相關熱力學計算中，一定要

牢記將溫度單位轉換為熱力學溫度即開爾文；

②由T＝t+273.15K可知，物體溫度變化1℃

與變化1K的變化量是等同的，但物體所處狀態為

1℃與1K是相隔甚遠的。

課堂練習3．關于熱力學溫度和攝氏溫度，以

下說法中正確的是()

A．熱力學溫度的單位“K”是國際單位制中個學生計算溫標鞏固加深對攝氏

基本單位之一的換算溫標和熱力學溫

B．溫度升高了1℃就是升高了1K標的理解。

C．物體的溫度由本身決定，數值與所選溫標

無關

D．0℃的溫度可用熱力學溫度粗略地表示為

273K

解析：ABD

四、拓展提高

常見溫度計的測溫原理

水銀溫度計：根據水銀的熱膨脹性質來測量溫

度的。了解多種溫度拓展知識面

金屬電阻溫度計：根據鉑的電阻隨溫度的變化計的測溫原

來測量溫度的。理。

氣體溫度計：根據氣體的壓強隨溫度的變化來

測量溫度的。

熱電偶溫度計：根據不同導體因溫差產生電動

勢的大小來測量溫度的。

課堂練習1．(溫標和溫度)(多選)下列關于溫度

的說法正確的是()

A．水銀溫度計是根據水銀熱脹冷縮的性質制

造的

B．水的沸點為100℃，用熱力學溫度表示即強化理解溫度強化攝氏溫標和

為373.15K計的原理熱力學溫標的聯

C．水從0℃升高到100℃，用熱力學溫度表系和區別

示即為從273.15K升高到373.15K

D．水從0℃升高到100℃，用熱力學溫度表

示就是升高了373.15K

解析：ABC

由T＝t+273.15K可知，物體溫度變化1℃與變

化1K的變化量是等同的，但物體所處狀態為1℃

與1K是相隔甚遠的。、

課堂練習2．下列說法中正確的是()

A．兩個系統處于熱平衡時，它們一定具有相

同的熱量

B．如果兩個系統分別于第三個系統達到熱平

衡，那么這兩個系統也必定處于熱平衡

C．溫度是決定兩個系統是否達到熱平衡狀態

的唯一物理量

D．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的

基本原理

答案：BCD

課堂練習3．(多選)下列關于熱力學溫度的說法

中，正確的是()

A．熱力學溫度的零度是－273.15℃，叫絕對

零度

B．熱力學溫度的每一開的大小和攝氏溫度的

每一度的大小是相同的

C．絕對零度是低溫的極限，永遠達不到

D．1℃就是1K

解析：ABC

熱力學溫度的零度也叫絕對零度，是－273.15

℃，絕對零度只能無限接近，不能達到；

熱力學溫度的每一開的大小和攝氏溫度每一

度的大小是相等的，但不能說1℃就是1K，它們

的物理意義是不同的，故選ABC。

課堂練習4．(多選)下列說法正確的是()

A．兩個系統處于熱平衡時，它們一定具有相

同的熱量

B．如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平

衡，那么這兩個系統也必定處于熱平衡

C．溫度是決定兩個系統是否達到熱平衡狀態

的唯一物理量

D．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的

基本原理

解析：BCD

熱平衡的系統都具有相同的狀態參量——溫

度，故A項錯誤，C項正確；由熱平衡定律，若物

體與A處于熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則

A的溫度便等于B的溫度，這也是溫度計用來測量

溫度的基本原理，故B、D項也正確。

課堂練習5．(多選)下列狀態處于熱平衡態的是

()

A．將一金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間

B．冰水混合物處在0℃環境中

C．一個裝有氣體的密閉絕熱容器勻速運動，

容器突然停止運動，容器內的氣體

D．開空調2分鐘內教室內的氣體

解析：