新人教版高中物理选修33全册教案

新人教版高中物理

选修3-3

全册教案

目录

7.1《物体是由大量分子组成的》

7.2《分子的热运动》

7.3《分子间的作用力》

7.4《温度和温标》

7.5《内能》

8.1《气体的等温变化》

8.2、气体的等容变化和等压变化

8.3、理想气体的状态方程

8.4《气体热现象的微观意义》

9.1《固体》

9.2《液体》

9.3《饱和汽与饱和汽压》

9.4《物态变化中的能量交换》

10.1功和内能

10.2《热和内能》

10.3《热力学第一定律能量守恒定律》

10.4《热力学第二定律》

10.5《热力学第二定律的微观解释》

10.6《能源和可持续发展》

第七章

7.1、物质是由大量分子组成的

教学目标：（1）知道一般分子直径和质量的数量级；（2）知道阿伏伽德罗常数

的含义，记住这个常数的数值和单位；（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直

径。

重点、难点分析

1.使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法；

2.运用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方

法。

主要教学过程

自古以来,人们就不断的研究物质的组成

2500年前，古希腊德谟克利特认为,物质是由不可再分的“原子”构成。

我国古代学者认为，“语小，天下莫能破焉”

从本章开始学习热学,研究与热现象有关的事物,研究热现象的规律,从宏观

的内能和微观的分子运动论两个方面讨论热现象，两种方法相辅相成，使人们对

热现象的研究越来越深入。

初中讲过的分子运动论的内容

物质是由大量分子构成的一一大小、质量、动能??？

分子永不停息的做无规则的运动一一根据什么??？

分子间存在着相互作用的引力和斥力。一一怎样变化??？分子是具有各种

物质的化学性质的最小微粒，在热学中，原子、离子、分子这些微粒做热运动时,

遵从相同的规律,所以,统称为“分子”

热学内容简介

1.热现象:与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿

衣服晾干等都是热现象。

2.热学的主要内容:热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性

质等。

3.热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研

究热学的基本理论是分子动理论、量守恒规律。

新课教学过程

分子的大小。分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢？

(1)单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。

介绍并定性地演示:如果油在水面上尽可能地散开,可认为在水面上形成

单分子油膜,可以通过幻灯观察到,并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上,

用于测定油膜面积。如图1所示。

粗测：(单层、球形、空隙1+1W2根据估算得出分子直径的数量级为

10-10mo)

(2)利用离子显微镜测定分子的直径。

看物理课本上彩色插图,鸨针的尖端原子分布的图样:插图的中心部分亮

点直接反映鸨原子排列情况。经过计算得出鸨原子之间的距离是2X10-10m。如

果设想鸨原子是一个挨着一个排列的话,那么鹤原子之间的距离L就等于铝原子

的直径d,如图2所示。

（3）扫描隧道显微镜（几亿倍）

注意：（1）用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相

同的。测量结果表明，一般分子直径的数量级是lOTOm。例如水分子直径是4X

10-10m,氢分子直径是2.3X10-10mo

（2）指出认为分子是小球形是一种近似模型，是简化地处理问题,实际分

子结构很复杂，但通过估算分子大小的数量级,对分子的大小有了较深入的认识。

二.阿伏伽德罗常数

提问：在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义？数值是多少？明确

Imol物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数……）都相同。此数叫

阿伏伽德罗常数,可用符号NA表示此常数，NA6.02X1023个/mol,粗略计算可用

NA6X1023个/mol。（阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学工作者不断用各种方

法测量它，以期得到它精确的数值。）

再问学生，摩尔质量、摩尔体积的意义。

如果已经知道分子的大小，不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如，Imol水

的质量是0.018kg,体积是1.8X10-5m3o每个水分子的直径是4X10-10m,它的

体积是（4X10-10）m33X10-29m3o如果设想水分子是一个挨着一个排列的。

提问：如何算出Imol水中所含的水分子数？

三.微观物理量的估算

1、分子的质量摩尔质量/阿伏加德罗常数

练习：估测水分子的质量估测水分子的质量

解：

练习：估测氢气分子的质量

2分子的体积摩尔体积/阿伏加德罗常数

练习：估算水分子的体积

3、几个常用的等式

(1)

(2)分子的个数摩尔数X阿伏加德罗常数

练习：若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。事

先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的(气体不能这样假

设)。

提问学生：Imol水的质量是Ml8g,那么每个水分子质量如何求？

问：若已知铁的相对原子质量是56,铁的密度是7.8X103kg/m3,试求质

量是1g的铁块中铁原子的数目(取1位有效数字)。又问：是否可以计算出铁原子

的直径是多少来?

例题一、将1摩尔的油酸溶于酒精，制成200毫升的溶液。已知1毫升的

溶液有50滴,取1滴滴在水面上,在水面上形成0.2平方米的油膜,估算油酸分子

的直径解：1cm3的溶液中，酒精溶于水后，油酸的体积V0=1/200cm3=1/200

X10-6m31滴溶液中，油酸的体积v=Vo/50得到油酸分子的直径为d=v/s=5

X10-10米注:酒精的作用(1)、提高扩散速度(2)、油膜面积不致于很大，易

于测量例题二、10克的氧气,在标准状况下(0℃,1atm)(1)、含有多少个氧

气分子？(2)、占有多大体积？

例题三、估算标准状况下，气体分子和水分子的间距

1、气体分子间距

1、同理,水的摩尔体积v=18X10-3,

注：1、比较间距的大小

2、边长=间距

还可以看成球形模型v=4Jir3/3

例题四、空气的摩尔质量m=29X10-3kg/mol,当V=45m3时，

求:气体的质量M=?

解：

例题五、水的质量为m,密度为P,变成蒸气后体积为V,求：解：

课堂练习

1.体积是10-4cm3的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积

的数量级是(B)

A.102cm2B.104cm2C.106cm2D.108cm2

2.已知铜的密度是8.9X103kg/m3,铜的摩尔质量是63.5X10-3kg/molo

体积是4.5cm3的铜块中，含有多少原子?并估算铜分子的大小。

答案：3.8X1023,3X10-10m

阅读材料

纳米时代科技

互联网的来临,带给人类的是沟通的无限;基因工程研究的突破，使人类看

到了再造自身的希望;现在人类的脚步迈进了纳米时代，各领域、行业、行为都充

满了太多的未知和希望。

纳米技术是继互联网、基因之后人们关注的又一大热点。纳米是一个什么

样的概念呢?纳米是一个几何尺寸的量度单位，同我们常用“米”一样，只不过它

仅为一米的十亿分之一,略等于45个原子排列起来的长度,而纳米技术则是指制

造体积不超过数百个纳米的物体，其宽度只有几十个原子聚集在一起的宽度。

在纳米的世界里，物质的我发生了神奇的变化。如导电性能良好的铜在纳

米级就不导电了，而绝缘的二氧化硅在纳米级就开始导电了；二氧化硅陶瓷在通

常情况下是很脆的,但当二氧化硅陶瓷颗粒缩小到纳米级时，脆性的陶瓷竟然具

有了韧性。

新的制高点

可以说，互联网是美国人发明的，所以美国人靠着互联网不断地掠夺着世

界上的大部分资源和财富，因为它是互联网的统治者。

在纳米时代还未达到全盛之际，一切规则还没有确定，谁占有了制高点谁

就有了一切。因此在过去的五年中，集中于纳米方面的研究项目几乎在所有的工

业化国家就已经开始了。目前的现状是，美国在全成、化学、生物方面领先，但在

纳米设备的研究、纳米器械的生产和超精机械、陶瓷等材料上是落后的；日本在

纳米器械的加固结构上领先；欧洲则在分散和涂层新型的仪器方面实力非常强

大。

我国对纳米技术也并不落后,在某些方面还居领先地位。

90年代初起,中国科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门

设立了攀登计划项目和相关的重大、重点项目。去年，科技部又启动了有关纳米

材料的国家重点基础研究项目，投入数千万元人民币资金支持基础研究。目前，

中国己经建成了几个纳米研究基地。中科院、清华大学、北京大学等单位已经形

成了一支从事纳米研究的队伍,在国际上取得了一系列令人瞩目的成果。

中国重大基础研究纳米材料科学专家组首席专家张立德日前在接受采访

时说,中国纳米基础研究实力总体上已经跻身世界前列，“超级纤维”、碳纳米管

等个别工作甚至走在了世界最前沿。

改变生活

与基因技术不同,纳米技术对人体本身的改造是后天的。对于那些有先天

不足的人们来说,高精密和超微型技术已经成功地提高了残疾人的生活质量和老

年人的寿命。帮助不能用双手打字的人用眼睛就可以完成工作，帮助失明者探索

前途，纳米技术因为其“微小”而在听觉移植、骨髓移植等医学领域获得了极大

的成功。

在全球日益关注的环保问题上，纳米技术同样可以一展身手。大规模的纳

米技术生产,使得产品越来越小,每件产品所消耗的原材料也越来越少,这样就减

少了能源和其他资源的消耗。另外,在对太阳能的利用和新能源的开发方面,纳米

技术同样会功不可没。

当纳米机器人出现以后，我们的生活会更加精彩。在一本1986年出版的

《有创造力的发动机》一书中，作者对未来纳米技术的潜在用途作了一番引人入

胜的描述：当成群的肉眼看不见的微型机器人在地毯上或书架上爬行时，大量的

灰尘被分解成为原子，使这些原子复原成餐巾、肥皂或是纳米计算机等等诸如此

类的东西。

7.2、分子的热运动

教学目标

1.物理知识方面的要求：（1）知道并记住什么是布朗运动，知道影响布

朗运动激烈程度的因素,知道布朗运动产生的原因。（2）知道布朗运动是分子无规

则运动的反映。（3）知道什么是分子的热运动，知道分子热运动的激烈程度与温度

的关系。

2.通过对布朗运动的观察，发现其特征,分析概括出布朗运动的原因;培

养学生概括、分析能力和推理判断能力。从对悬浮颗粒无规则运动的原因分析，

使学生初步接触到用概率统计的观点分析大量偶然事件的必然结果。

重点、难点分析

1.通过学生对布朗运动的观察，引导学生思考、分析出布朗运动不是外界

影响产生的,是液体分子撞击微粒不平衡性产生的。布朗运动是永不停息的无规

则运动，反映了液体分子的永不停息的无规则运动。这一连串结论的得出是这堂

课的教学重点。

2.学生观察到的布朗运动不是分子运动，但它又间接反映液体分子无规

则运动的特点。这是课堂上的难点。这个难点要从开始分析显微镜下看不到分子

运动这个问题逐渐分散解疑。

主要教学过程

引入新课

让学生观察两个演示实验：

1.把盛有二氧化氮的玻璃瓶与另一个玻璃瓶竖直方向对口相接触,看到

二氧化氮气体从下面的瓶内逐渐扩展到上面瓶内。

2.在一烧杯的净水中，滴入一二滴红墨水后，红墨水在水中逐渐扩展开

来。

上述实验是气体、液体的扩散现象(不同物质相互接触时彼此进入对方的

现象)，扩散现象是一种热现象。它说明分子在做永不停息的无规则运动。而且扩

散现象的快慢直接与温度有关,温度高,扩散现象加快。

新课教学过程

一.介绍布朗运动现象

1827年英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉,发现花粉颗

粒在水中不停地做无规则运动,后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。不

只是花粉,其他的物质如藤黄、墨汁中的炭粒,这些小微粒悬浮在水中都有布朗运

动存在。

让学生看教科书上图，图上画的几个布朗颗粒运动的路线,指出这不是布

朗微粒运动的轨迹,它只是每隔30s观察到的位置的一些连线。实际上在这短短

的30s内微粒运动也极不规则,绝不是直线运动。

二.介绍布朗运动的几个特点

(1)连续观察布朗运动,发现在多天甚至几个月时间内，只要液体不干涸,

就看不到这种运动停下来。这种布朗运动不分白天和黑夜，不分夏天和冬天(只要

悬浮液不冰冻)，永远在运动着。所以说,这种布朗运动是永不停息的。

(2)换不同种类悬浮颗粒，如花粉、藤黄、墨汁中的炭粒等都存在布朗运

动,说明布朗运动不取决于颗粒本身。更换不同种类液体,都不存在布朗运动。

(3)悬浮的颗粒越小,布朗运动越明显。颗粒大了，布朗运动不明显,甚至

观察不到运动。

(4)布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。

三.分析、解释布朗运动的原因

(1)布朗运动不是由外界因素影响产生的，所谓外界因素的影响，是指存

在温度差、压强差、液体振动等等。

问：若液体两端有温度差,液体是怎样传递热量的？液体中的悬浮颗粒将

做定向移动,还是无规则运动?温度差这样的外界因素能产生布朗运动吗？

答:液体存在着温度差时,液体依靠对流传递热量,这样悬浮颗粒将随液

体有定向移动。但布朗运动对不同颗粒运动情况不相同，因此液体的温度差不可

能产生布朗运动。又如液体的压强差或振动等都只能使液体具有定向运动,悬浮

在液体中的小颗粒的定向移动不是布朗运动。因此,推理得出外界因素的影响不

是产生布朗运动的原因，只能是液体内部造成的。

(2)布朗运动是悬浮在液体中的微小颗粒受到液体各个方向液体分子撞

击作用不平衡造成的。

显微镜下看到的是固体的微小悬浮颗粒,液体分子是看不到的，因为液体

分子太小。但液体中许许多多做无规则运动的分子不断地撞击微小悬浮颗粒，当

微小颗粒足够小时，它受到来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。

在某一瞬间,微小颗粒在某个方向受到撞击作用强,它就沿着这个方向运

动。在下一瞬间,微小颗粒在另一方向受到的撞击作用强,它又向着另一个方向运

动。任一时刻微小颗粒所受的撞击在某一方向上占优势只能是偶然的,这样就引

起了微粒的无规则的布朗运动。

悬浮在液体中的颗粒越小,在某一瞬间跟它相撞击的分子数越少。布朗运

动微粒大小在10-6m数量级,液体分子大小在10-lOm数量级，撞击作用的不平衡

性就表现得越明显，因此,布朗运动越明显。悬浮在液体中的微粒越大,在某一瞬

间跟它相撞击的分子越多，撞击作用的不平衡性就表现得越不明显，以至可以认

为撞击作用互相平衡，因此布朗运动不明显,甚至观察不到。

液体温度越高,分子做无规则运动越激烈，撞击微小颗粒的作用就越激烈,

而且撞击次数也加大,造成布朗运动越激烈。

四.布朗运动的发现及原因分析的重要意义

(1)布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒分子的运动吗?是液体分子无规

则运动吗？布朗微粒是被谁无规则撞击而造成的？布朗运动间接地反映了谁的无

规则运动？

固体颗粒是由大量分子组成的，是宏观物体;显微镜下看到的只是固体微

小颗粒,光学显微镜是看不到分子的；布朗运动不是固体颗粒中分子的运动,也不

是液体分子的无规则运动,而是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动。无规则

运动的原因是液体分子对它无规则撞击的不平衡性。因此,布朗运动间接地证实

了液体分子的无规则运动。

(2)布朗运动随温度升高而愈激烈,在扩散现象中，也是温度越高,扩散进

行的越快,而这两种现象都是分子无规则运动的反映。这说明分子的无规则运动

与温度有关,温度越高,分子无规则运动越激烈。所以通常把分子的这种无规则运

动叫做热运动。多维链接

1.布朗(RobertBrown,177371858)

英国植物学家。1773年12月21日诞生于苏格兰的蒙特罗斯。

布朗从小就很聪明，性格倔强。他先在阿巴丁的马里歇尔学院学习，毕业后

进入爱丁堡大学攻读医学。1795年应征入伍，前往爱尔兰服役，在英军中任助理

外科医师。服役期间，他边为军队工作，边进行自修。他利用业余时间收集各种植

物,制作标本。1789年布朗来到伦敦，一个偶然的机会,拜见了英国伦敦皇家学会

公长尤素福?彭克斯,并跟随他作了一段研究工作。1800年布朗取得博士学位,后

由彭克斯介绍参加澳大利亚远洋考察船“调查者号”，负责研究植物。1801年开

始远行，在大洋洲进行了为期五年的考察活动,收集近3900种的标本，系统地整

理写入《澳洲植物志》一书中，对植物分类学作出贡献。

布朗在物理学中的贡献是发现了著名的布朗运动。1827年6月，布朗用显

微镜观察克拉花花粉,发现悬浮在液面上的花粉微粒在杂乱无章地、不断地运动。

布朗对这个现象进行了反复研究。开始,他错误地认为,花粉虽然死了，但是好像

有一种具有生命潜力的东西遗留下来,促使花粉微粒不断地运动。他这样写道:

“它们(花粉微粒)的运动既不是由液体的流动引起的，也不是液体渐渐蒸发引起

的、而是由于微粒本身的原因引起的。”接着,他把这个研究推广到各种各样的植

物,观察了他收集到的所有新鲜花粉,都看到了类似现象。后来布朗又对煤粉、玻

璃粉、各种岩石粉、金属粉等无生命物质的微粒进行了观察，也都看到了类似花

粉的不停地运动的现象,各种粉末都存在着某种活性。布朗感到问题不那么简单,

一时无法正确解释这个现象。1828年6月到8月，布朗接连发表了《论植物花粉

中的微粒》、《论有机物和无机物中活性分子的普遍存在》两篇文章，宣布了他的

重大发现。以后人们就把这种现象叫做“布朗运动”。对于布朗运动，直到1860

年才由英国物理学家麦克斯韦根据他自己建立的分子运动论作出初步的解释，他

认为这种杂乱无章的运动是水分子对悬浮微粒不断撞击引起的。布朗运动的发现,

给物质是由分子组成的理论提供了第一个直接的证据。

1811年布朗当选为英国伦敦皇家学会会员。1820年,任大英博物馆馆长。

1822年当选为柯尼斯学会会员，1849到1853年任会长。布朗还兼任几个国家的

科学院院士。

2.能否说“某个分子的热运动”？

提示:某个分子的热运动这种说法是不正确的。

因为单个分子的运动,从原则上讲是遵循力学规律的。设想我们追踪气体

中某个分子的运动，那会看到这个分子忽左、忽右、忽前、忽后。有时速度快，

有时速度慢.其动能也时大时小。其轨迹是一条极不规则的折线.总之,对个别分

子来说，速度、能量以及运动路程都是偶然的量值。

我们讲的热运动是指大量分子的无规则运动。随着分子数量的增加，它们的

运动就逐渐偏离力学规律。它们的运动呈现出混乱状态,不再遵循力学规律,而遵

从统计规律.这时,对个别分子的运动来说,是完全偶然的。大量分子的运动虽然

是无序的,但并不是无规律的,它们也能表现出一些必然的规律。

7.3、分子间的相互作用力

教学目标：1、知道分子同时存在着相互作用的引力和斥力，表现出的分子力

是引力和斥力的合力。2、知道分子力随分子间距离变化而变化的定性规律，知道

分子间距离是时分子力为零，知道的数量级。3、了解在固体、液体、气体三种不

同物质状态下,分子运动的特点。4、通过一些基本物理事实和实验推理得出分子

之间有弓I力，同时有斥力。这种以事实和实验为依据求出新的结论的思维过程，

就是逻辑推理。通过学习这部分知识，培养学生的推理能力。

重点、难点的分析

重点内容有两个,一是通过分子之间存在间隙和分子之间有引力和斥力的

一些演示实验和事实，推理论证出分子之间存在着引力和斥力；二是分子间的引

力和斥力都随分子间距离的变化而变化，而分子力是引力和斥力的合力，能正确

理解分子间作用力与距离关系的曲线的物理意义。

难点是形象化理解分子间作用力跟分子间距离关系的曲线的物理意义。

教学过程

引入新课

分子动理论是在坚实的实验基础上建立起来的。我们通过单分子油膜实

验、离子显微镜观察鸨原子的分布等实验,知道物质是由很小的分子组成的,分子

大小在m数量级。我们又通过扩散现象和布朗运动等实验知道了分子是永不停息

地做无规则运动的。分子动理论还告诉我们分子之间有相互作用力，这结论的实

验依据是什么？分子间相互作用力有什么特点?这是今天要学习的问题。

教学过程设计

一、哪些现象说明分子间有空隙？

扩散、布朗运动、石墨原子、酒精和水相混合1+1W2

二为什么分子不能紧贴在一起?分子间有斥力

三为什么有空隙还能形成固体和液体?分子间有引力

四分子间的引力和斥力如何变化？

引力和斥力同时存在

半径r增加，引力和斥力同时减小,斥力减小的快

半径r减小，引力和斥力同时增加,斥力增加的快

五分子力何时表现出引力、斥力？

对比弹簧振子的振动（类似）

六.分子间引力和斥力的大小跟分子间距离的关系。

1经过研究发现分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小。但

是分子间斥力随分子间距离加大而减小得更快些,如图中两条虚线所示。

2由于分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。在图1

图象中实线曲线表示引力和斥力的合力即分子力随距离变化的情况（如果取斥力

的方向为正）。当两个分子间距在图象横坐标距离时,分子间的引力与斥力平衡,

分子间作用力为零，的数量级为m,相当于位置叫做平衡位置。

分子间距离当r时，分子间引力和斥力都随距离减小而增大，但斥力增加

得更快，因此分子间作用力表现为斥力。展示幻灯片图2。当r时，引力和斥力都

随距离的增大而减小，但是斥力减小的更快，因而分子间的作用力表现为弓I力，但

它也随距离增大而迅速减小，当分子距离的数量级大于m时，分子间的作用力变

得十分微弱，可以忽略不计了。

七.固体、液体和气体的分子运动情况。

分子动理论告诉我们物体中的分子永不停息地做无规则运动，它们之间又

存在着相互作用力。分子力的作用要使分子聚集起来,而分子的无规则运动又要

使它们分散开来。由于这两种相反因素的作用结果，有固体、液体和气体三种不

同的物质状态。

1提问学生：固体与液体、气体比较有什么特征？

总结学生回答的结果，说明固体为什么有一定的形状和体积呢？因为在固

体中，分子间距离较近,数量级在m,分子之间作用很大,绝大部分分子只能在各

自平衡位置附近做无规则的振动。

2液体分子运动情况。

固体受热温度升高,最终熔化为液体,对大多数物质来说,其体积增加10%,

也就是说分子之间距离大约增加3%o因此,液体分子之间作用力很接近固体情况,

分子间有较强的作用力，分子无规则运动主要表现为在平衡位置附近振动。但由

于分子间距离有所增加，使分子也存在移动性,所以液体在宏观上有一定的体积，

而又有流动性,没有固定的形状。

3液体汽化时体积扩大为原来的1000倍，说明分子间距离约增加为原来，

即10倍。因此气体分子间距离数量级在叫分子间除碰撞时有相互作用力外，彼

此之间一般几乎没有分子作用力，分子在两次碰撞之间是自由移动的。所以气体

在宏观上表现出没有一定的体积形状，可以充满任何一种容器。

课堂练习：

1.用分子动理论的知识解释下列现象：

洒在屋里的一点香水，很快就会在屋里的其他地方被闻到。

2水和酒精混合后,总体积减小。

3高压下的油会透过钢壁渗出。

4温度升高,布朗运动及扩散现象加剧。

5固体不容易被压缩和拉伸。

2.把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面如图

3。如果你想使玻璃板离开水面,用手向上拉橡皮筋,拉动玻璃板的力是否大于玻

璃板受的重力?动手试一试,并解释为什么？

课堂上,表演后让学生回答。

正确答案是:拉力会大于玻璃板的重力。玻璃板离开水面时水会发生分裂,

由于水分子之间有引力存在，外力要克服这些分子引力造成外界拉力大于玻璃板

的重力。玻璃板离开水面后,可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水

时，水层发生断裂。

温度和温标

目标导航

(1)知道什么是状态参量，什么是平衡态。

(2)知道什么是热平衡,什么是热平衡定律。

(3)知道温度的表示方法。

(4)知道常见温度计的构造,会使用常见的温度计。

(5)理解摄氏温标和热力学温标的转换关系。

诱思导学

1.平衡态和状态参量

在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。

(1)状态参量

用来描述系统状态的物理量,叫做系统的状态参量。

(2)平衡态

系统宏观性质不再随时间变化,这种情况下就说系统达到了平衡态。

2.热平衡与温度

(1)温度

温度是表示物体冷热程度的物理量，反映了组成物体的大量分子的无规则运

动的激烈程度。

(2)热平衡

一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

3.温度计与温标

(1)温度计

是测量温度的工具。

家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热膨胀规

律来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双

金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计等等。

(2)温标

温度的数值表示法叫做温标。

用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度;在国际单位制中，常采用热力学温

标表示的温度，叫热力学温度。

热力学温度T与摄氏温度t的关系为：

T=t+273o15(K)

说明:①两种温度数值不同，但改变1K和1℃的温度差相同。

②0K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。

典例探究

例1细心观察可以发现，常见液体温度计的下部的玻璃泡较大,壁也比

较薄,上部的管均匀而且很细,想一想,温度计为什么要做成这样呢？

解析:这样做的目的都是为了使测量更准确、更方便。下部较大而上部很

细,这样下部储存的液体就比较多，当液体膨胀收缩时,膨胀或收缩不大的体积,

在细管中的液面就有较大的变化,可以使测量更精确；下部的壁很薄,可以使玻璃

泡内的测温物质的温度较快地与待测物质的温度一致;细管的粗细是均匀的，是

为了使刻度均匀,更便于读数。

课后问题与练习点击

1.略

2.略

3.解析：物理量X与热力学温度T成正比，即:X=C?T(C为常量)，又因为

T=t+273.15K,所以X=C?(t+273.15),因此,t=X/C-273.15(℃)

4.电流表上代表tkt2的两点，tl应该标在电流比较大的温度上。

解析：由图7.4-2甲可以看出，tl温度下金属丝电阻比较小，因为电路中电

池的电动势和内阻都是不变的，根据闭合电路的欧姆定律可以知道，此时电路中

电流比较大。

基础训练

1.两个物体放在一起彼此接触,它们若不发生热传递,其原因是

A.它们的内能相同

B.它们的比热相同

C.它们的分子总动能相同

D.它们的温度相同

2.下列关于热力学温度的说法中，不正确的是

A.热力学温度的零度是-273。15℃

B.热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的

C.绝对零度是低温的极限，永远达不到

D.1℃就是1K

3.冬天,北方的气温最低可达-40℃,为了测量那里的气温应选用（）

水银温度计

B.酒精温度计

C.以上两种温度计都可以

D.以上两种温度计都不行

4.在25℃左右的室内，将一只温度计从酒精中拿此观察它的示数变化情

况是（）

A.温度计示数上升B.温度计示数下降

C.温度计示数不变D.示数先下降后上升

5.常用的温度计是利用液体的来测量温度的。摄氏温度把标准大

气压下的温度规定为0度。

6.体温计的测量范围是,最小刻度值是o

7.一支读数为3708℃的体温计，不经甩过，先后依次测量两个人的体温,

若他们的真实体温分别是36o5℃和38℃,那么这支体温计的读数依次是

8.液体温度计越精确，则其玻璃泡的容积与细管的容积相差必定越(填

“大”或“小”),此时玻璃泡里的液体有微小的膨胀,细管里的

液柱。

9.能不能用体温计作为寒暑表使用？试说明理由。

多维链接

温度计和温标的发明

公元前200—100年间，古希腊菲隆和希隆各自制造过一种以空气膨胀为

原理的测温器。其后，人们还在三个容器中分别装上冷、温、热水来判断物体的

冷热:用手摸进行比较。

1592或1595年,伽利略制成了第一个气体温度计。玻璃管与玻璃泡相连,

管内有有色液体，倒置于水杯之中。当被测温度的物体与泡接触时,泡内空气就会

因热胀冷缩而发生体积变化,使有色液柱上升或下降,再由玻管上标有“热度”即

现在所说的“温度”的刻度读出。这是有史以来的第一支有刻度的温度计。显然,

这种温度计不完善:变化着的大气压也会使液柱升降,测量范围极其狭窄。

物理学中热力学里有一门叫计温学的分支学科，它是利用物质的热效应来

研究测温技术的。它包括温度分度法、温度参照点的选择、温度计按不同用途的

设计、制定各种测温标准、提高测温精度、准确度、测定实用温标和热力学温标

的差值等。伽利略发明气体温度计后，人们的工作就大致按这些内容进行。

1611年,伽利略的同事桑克托留斯改进了伽利略的气体温度计,制成一种

蛇状玻璃管气体温度计,玻管上有110个刻度,可测体温。

1629年，约瑟夫?德米蒂哥这位物理学家兼犹太教师出版了一本叫《花园

中的喷泉》的书，书中载有盛有白兰地的玻璃泡温度计，它旁边的小字上写着

“oleb”上升。有人认为这是人类第一支较准确的温度计。但现未能查明其发明

者,而只能猜测是伽利略或他在帕多瓦大学的同事德米蒂哥。具体发明年代只能

大致确定在17世纪初。

1631?1632年,法国化学家詹?雷伊把伽利略的玻璃管倒转过来,并直接用

水而不是空气的体积变化来测定温度。这是第一支用水作工作物质的温度计。但

因管口末密封，水会蒸发而产生越来越大的误差。

1641年,第一支以酒精为工作物质的温度计首次出现在意大利托斯卡纳

大公爵费迪南二世的宫庭里。1644?1650年间，这位大公将其不断完善:用蜡把红

色酒精温度计的玻管口封位,在玻管上刻度。可见,这支温度计已具有现代温度计

的雏型，以致不少人将温度计的发明归功于这位大公。1654年，这种温度计已在

佛罗伦萨普及，以致这一年被一些人认为是温度计诞生之年。它还被传到英国和

荷兰。

1646年,意大利物理学家莱纳尔第尼明智地提出以水的冰点和沸点作为

温度计刻度的两个定点。但无奈当时流行的酒精温度计里酒精的沸点78.5C低

于水的沸点100℃,所以用水的沸点为第二个定点对酒精温度计显然不切实际，

所以这一建议当时未能实施。

1657年成立的意大利佛罗伦萨实验科学院在其存在的10年间地进行了水

银和酒精温度计的研究,制作过40或80个等分标度的没有定点的酒精温度计:

它在1660年冬最冷时显示11?12“度”，冰的熔点显示13.5“度”，夏天最热时

为40“度

1658年,法国天文学家伊斯梅尔？博里奥制成第一支用水银作工作物质的

温度计。

1660年,意大利材料测试研究所也制成了水银温度计。

1665年,荷兰物理学、数学家惠更斯地提议把水的冰点和沸点作温度计刻

度的两个定点，以便各种温度计标准化。同年,英国物理学、化学家波义耳根据他

于1662年发现的气体定律即玻义耳定律，后经法国物理学家马略特完善后称波

义耳一马略特定律,简称波一马定律,指出气体温度计不准的原因及其他缺点。其

后，人们大多转向其他工作物质的温度计的研究。

1672年，休宾在巴黎发明了第一个不受大气压影响的空气温度计。

1688年,达兰西的温度计以水和牛油熔解时的两个温度作温度计刻度的

两个固定点。

18世纪初,形形色色的温度标准温标已多达30余种。例如,丹麦天文学家

罗默他以1676年用观测木星卫星蚀的方法第一次证实光的传播是等速运动而闻

名于世以人体温度为22.5“度”和水的沸点为60“度”作温度计上刻度的两个

定点。牛顿于1701?1703年制作的亚麻子油一说篦麻油温度计把雪的熔点0“度”

和人体的温度12“度”作温度计的两个定点。

法国物理学家阿蒙东最先指出测温液体是规则膨胀的,“有绝对零度存在”

也是他最先指出的，他于1703年也制成了一支实用气体温度计。

在18世纪以前,温标不统一且不太实用。这些工作历史地落在华伦海特等

人的肩上。

迁居荷兰的德国玻璃工华伦海特也在英国居住过。他经过1709?1714年的

研究，把冰、水、氯化镂的混合物平衡温度定为0?,人体温度定为96?如以今天我

国标准体温37℃,则应为98.6?,可见他采用的体温不是今天我国的标准体温,其

间分为96格,每格为1?。1724年,他又把水的沸点定为2120?o但遗憾的是，他

未能将冰的熔点定为0?,而是定为32?O这就是华氏温标，其符号为tFo这是曾

长期使用且至今仍在香港和世界许多地方使用的第一种温标。他还发明了在填充

水银时进行净化的方法,制成了第一种实用的水银温度计。

1730年,主要研究物理学和动物学的法国博物学家列奥缪尔制成了一种

酒精温度计,他把水的冰点OoR和沸点80oR刻在温度计上作两个定点,再把其问

分为80格,每隔为loRo这是其后流行了多年的第二种温标??列氏温标,其符号

为tRo

1742年，瑞典物理学家、天学家摄尔修斯制成的水银温度计则把水的沸点

和冰的熔点分别定为和ioor,其间分为100格,每格为rc,这是第三种得到

广泛流行的实用温标??摄氏温标,其符号为t或tc。1743年,克里森指出上述定

点不符合越热的物体温度越高的习惯,8年以后的1750年,摄尔修斯接受同事斯

特默尔的建议，把上述两定点的温度对调,这才成了现在的摄氏温标即百分温标。

上述三种温标都是初级原始的温标,其缺点有二。一是温度值只有在两个

定点是准确的其余各点都不准确；二是定义范围很窄，例如水银温度计测量范围

是?38.87?+356.9℃。以下第四种温标克服了这些缺点。

1848年,英国物理学家汤姆逊即开尔文提出热力学温标。其符号为TK或

T,并于1854年指出只需选用一个固定点数值,这种温标就能确定。这个点就是

“绝对零度”。然而,在实际建立热力学温度单位时,考虑到历史传统和当时的技

术条件，他不得不用摄尔修斯的0?100℃的间隔作为100个新温度的间隔，即新温

度的每个间隔为1开氏度loK与1摄氏度1℃相当。这就是开氏温标。历史上类

似而含义不尽相同的名称还有理想气体温标、热力学绝对温标等。这第四种温标

的特点是：与任何物体的性质无关，不受工作物质的影响，解除了工作物质因凝

固、汽化而受到的限制，仅与热量有关。1927年，第七届国际计量大会确定它为

最基本的温标。1954年大会又决定把273.16oK这一水的三相点作为这一温标的

唯一定点。这一温标实际包含的另一定点是不能用物质的已知性质来定义的，它

是理论上推导出来的最低温度??绝对零度。1967年,第十三届国际计量大会将这

种温标的单位“开氏度”oK改为“开尔文”K,而前述“开氏温标”及“开氏温

度”被分别代之以“新国际实用温标”和“热力学温度”，我国也最终由国务院

于1984年2月27日下达命令在1991年1月1日起正式施行使用。

第五种温标为兰氏温标,在19世纪由英国工程师兰金发明，其符号为TR,

兰氏度的符号为Roo这种温标的水三相点约491.7R。,水的沸点约671.6Roo这

种温标比前四种用得更少。

随着上述摄氐国际温标的建立和技术的成熟，以及实际测量的需要，人们

改进、发明了形形色色的温度计。

1743年,法国克利斯廷在里昂改制了像摄尔修斯那样的温度计，这更接近

现代温度计。

1782年,西克斯发明了“最高最低温度计”，丹尼尔?卢瑟福在1794年作

了改进。1782年,英国韦奇伍德.和德国塞格尔各自发明了测定火焰温度或炉温

用的温度计,后者的发明被称为塞格尔测温锥。

182171822年,德国塞贝克发现热电温差电现象,提出温差电动势序,认识

到由此可制成热电偶即温差电偶来测温度。1830年便出现了这种温差电偶,用它

还可探测红外线。选用适当的导体或半导体作热电偶材料,可以测量很宽的温度

范围如？50?+1600℃,若用特殊热电偶材料,则更可扩大到？180?2000℃,这显然是

酒精或水银温度计望尘莫及的。

俄国楞次和英国戴维于1835年得知金属在受热时电阻会增大,A?F?斯文

贝尔格于1857年便用这一原理发明了差示温度计由一个接在测量电桥中的涂黑

铜螺线组成。

1860年，德国威廉?西门子发明了遥测式电阻温度计，1869年他为它加装

了一根钠丝作测量探头,可测更高的温度。

19世纪60年代初,英国医生阿尔伯特发明了现在仍在位用的那种体温计:

其最大特点是细管内有一段特别狭窄,体温计离开被测人体后水银在这狭处中断

而水银柱并不下降,可从容不迫地读出体温。

1881年,兰利将涂黑的钳带作热敏元件制成辐射热测量计或电阻测辐射

热计测量辐射热。

其后，温度计新品种不断涌现。例如,光学高温计测600℃以上高温、光度

计测星球表面温度、红外显微镜测小至10?100微米的点的温度、半导体点温度

计测点的温度、石英振子温度计可测低温至250间的温度,精度特高

对10000C以上的高温，一般温度测量法已无能为力。这时,要用原子光谱

的谱线和温度间的关系来计算出温度。

7.5、内能

教学目标

?1.在物理知识方面要求：（1）知道分子的动能,分子的平均动能,知道物体的

温度是分子平均动能大小的标志。（2）知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分

子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。（3）知道什么是物体的内能,物体的

内能与哪个宏观量有关，能区别物体的内能和机械能。

?2.在培养学生能力方面,这节课中要让学生建立:分子动能、分子平均动能、

分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生初步知道三个物理

规律:温度与分子平均动能关系,分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在改

变物体内能上的关系。因此,教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。

?3,渗透物理学方法的教育:在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计

的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归

纳推理方法。

重点、难点分析

??1.教学重点是使学生掌握三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），

掌握三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、

热传递与功的关系）。2.区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点;

分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。

主要教学过程

引入新课

我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中，也有相

应的能量变化。另一方面,我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。

那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢?这是今天学习的问题。

教学过程的设计

一、温度的宏观和微观意义是什么？如何理解？分子的无规则运动特点是

多、变、快、舌L,在热现象中，关心的是多个发分子，而不是单个分子。（1）、分

子的平均动能一一所有分子的动能的平均值m~10-26kgv=105m/s（2）、

温度:宏观一一表示物体的冷热程度微观一一是物体平均动能的标志（3）、温

度相同，平均动能就相同，不论物体的组成、结构、种类和物态无论如何

二、什么是分子势能?分子势能与什么有关？（1）、由于分子间存在着相互作

用的引力和斥力而具有的与其相对位置有关的能量，叫做分子势能。（类似于重

力势能和弹性势能）。因此任何物体都是有内能的。（2）、微观一一与相对位置

有关宏观一一与体积有关

三、什么是物体的内能，它与