初中物理九年级：温度、温标与温度计的科学测量

初中物理九年级：温度、温标与温度计的科学测量一、教学内容分析  本课内容隶属于《义务教育物理课程标准（2022年版）》“物质”主题下的“物质的形态和变化”一级主题。其核心是引导学生建立“温度”这一物理量的科学概念，掌握其测量工具——温度计的原理与使用方法。从知识图谱看，它是学习物态变化、内能乃至热学定律的逻辑起点，具有奠基性作用。课标要求不仅停留在“知道”摄氏温度的规定和“会”使用温度计，更强调通过观察、实验等科学探究过程，形成初步的测量技能和实事求是的科学态度。过程方法上，本课是学生系统接触“间接测量法”和“转换放大思想”（将温度变化转换为液柱长度变化）的重要契机，是培养科学探究能力的典型载体。素养价值层面，通过学习温度计的发展史与精确测量对国家科技进步（如航天、芯片制造）的意义，可渗透科学精神、技术应用与社会责任感的培养。综合而言，教学重难点预判在于：如何引导学生从“冷热感觉”的生活经验跨越到“温度”的科学定义，以及如何深度理解温度计设计中的“转换”思想并规范操作。  九年级学生已具备一定的观察与实验能力，对“冷热”有丰富的生活体验，但普遍存在“感觉即温度”的前科学概念，且对温度单位“摄氏度”的规定缺乏深层理解。在技能上，学生可能有使用体温计的经验，但对其原理和更广泛的实验室温度计使用规范（如估读、视线要求）模糊不清，这是常见的认知障碍点。为践行“以学定教”，本设计将通过创设认知冲突情境（如三杯水实验）暴露前概念，在探究任务中嵌入“错误操作辨析”环节进行动态学情评估。针对不同层次学生，将提供差异化的“脚手架”：为理解较慢的学生准备可视化动画和分步骤操作指南；为学有余力的学生设置关于温标换算和特殊温度计原理的拓展思考题，确保所有学生都能在最近发展区内获得提升。二、教学目标  知识目标：学生能够准确阐述温度是表示物体冷热程度的物理量，理解摄氏温标的规定方法，并能描述常用液体温度计的工作原理，即利用液体的热胀冷缩性质进行温度测量。他们应能清晰辨析“温度”与“感觉”的区别，以及不同温度计（如实验室温度计、体温计）的异同与应用场景。  能力目标：学生能够独立、规范地使用实验室温度计测量液体温度，完整经历“观察量程与分度值正确放置与等待准确读数与记录”的操作流程。在探究活动中，他们能基于观察到的现象，运用“转换法”解释温度计的设计思路，并初步尝试设计简单的测温方案。  情感态度与价值观目标：通过了解从伽利略空气温度计到现代精密测温技术的发展历程，学生能体会科学探索的艰辛与创新价值，培养崇尚实证的科学态度。在小组合作实验过程中，鼓励他们主动交流、细致观察、如实记录，形成严谨、合作的科学实验习惯。  科学思维目标：重点发展学生的模型建构与科学推理能力。引导他们将抽象的“冷热程度”转化为可观测、可比较的“液柱长度”模型，理解“建立标准”对于定量测量的必要性。通过分析“为什么温度计玻璃泡不能碰容器壁”等问题，训练其基于原理进行逻辑推理的思维习惯。  评价与元认知目标：学生能够依据教师提供的操作评价量规，进行小组间的互评与自评，反思自身在实验操作中的规范性与准确性。在课堂小结环节，引导他们梳理从“生活经验”到“科学概念”再到“工具应用”的学习路径，初步形成结构化知识的意识。三、教学重点与难点  教学重点：摄氏温度的规定以及常用液体温度计的正确使用方法和读数。确立依据在于，温度计的使用是课程标准明确要求的必须掌握的基本实验技能，是整个热学板块定量研究的基石。从中考命题视角看，温度计的读数、使用方法正误辨析是高频基础考点，直接关乎学生后续对沸腾、熔化等实验现象的准确数据采集与分析能力。  教学难点：对“温度”科学概念的深度建构，以及对温度计设计中“转换法”思想的理解。难点成因在于，学生固有的“感觉即温度”的前概念非常顽固，需要通过精心设计的对比实验才能实现认知转变。同时，“转换法”作为一种重要的科学方法，对学生而言较为抽象，需要将温度计的结构拆解，一步步引导他们体会“如何将看不见摸不着的温度，变成我们看得见的刻度”。突破方向是：创设强烈认知冲突，化抽象为具象，让学生在手脑并用的探究中自己“发现”原理。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含温度计发展史微视频、温度计原理动画）；演示用实验室温度计、体温计、寒暑表各一支；三只烧杯（分别装热水、温水和冷水）。1.2实验器材（分组）：实验室温度计（每小组一支）、烧杯、热水、冷水、温水、彩色记号贴。1.3学习材料：分层学习任务单（含探究记录表、分层巩固题）、课堂操作评价量规卡片。2.学生准备2.1预习任务：阅读教材，思考“除了用手感觉，我们还能用什么方法比较物体的冷热？”。2.2物品准备：铅笔、刻度尺。3.教室环境布置3.1座位安排：小组合作式座位（46人一组）。3.2板书记划：预留中央区域用于建构核心概念图（温度→测量→工具→原理→使用）。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与认知冲突：同学们，我们先来做个小游戏。这里有三杯水，我请两位同学上来，一位将左手放入1号杯，右手放入3号杯，停留10秒后，同时将两只手迅速放入2号杯。请大家猜猜，他左右手对2号杯水温的感觉会一样吗？（邀请学生体验并描述感觉）好，你的左手感觉这杯水是凉的，而右手却感觉它是温的。同一个物体，我们的感觉竟然给出了矛盾的判断！这说明了什么？1.1.问题提出与路径明晰：没错，单凭感觉来判断冷热是不可靠的。那么，在科学上，我们如何客观、准确地描述物体的冷热程度呢？今天，我们就一起来探索这个问题的答案，学习一个全新的物理量——温度，以及它的测量工具。我们将像科学家一样，先从“为什么需要测量”出发，再到“用什么原理测量”，最后掌握“如何精准测量”。第二、新授环节任务一：从感觉到定义——建立“温度”的科学概念教师活动：首先，引导学生对导入实验进行总结：“感觉不可靠，我们需要一个客观标准。”随即板书“温度：表示物体冷热程度的物理量”。强调“物理量”意味着它可以被测量和比较。接着提问：“既然要测量，就得有单位。好比测量长度要用‘米’，测量时间用‘秒’，那测量温度用什么单位呢？”引入摄氏温标。通过讲述安德斯·摄尔修斯的故事，动态演示课件：将一个标准大气压下冰水混合物的温度规定为0度，沸水的温度规定为100度，中间等分100份，每一份就是1摄氏度，记作1℃。问一个关键问题：“大家想想，这个规定妙在哪里？它解决了什么根本问题？”学生活动：聆听并思考教师提出的问题。观察课件演示，理解0℃和100℃两个固定点的规定。尝试回答教师关于“规定妙处”的提问，可能回答“它给了我们一个统一的比较标准”、“让所有人的测量结果都一样”。即时评价标准：1.能复述温度的定义，并指出其与感觉的本质区别。2.能说出摄氏温标两个固定点的规定条件（一个标准大气压）。3.能初步理解建立统一标准对于测量的重要性。形成知识、思维、方法清单：★温度的定义：温度是表示物体冷热程度的物理量，它是客观的，不同于主观感觉。★摄氏温标（℃）的规定：在一个标准大气压下，冰水混合物的温度定为0℃，沸水的温度定为100℃，中间等分100份，每份为1℃。▲科学方法：建立标准：任何物理量的定量测量都必须基于公认的、精确的定义和标准，这是科学测量的起点。好，有了标准，我们怎么知道一个物体具体是多少℃呢？这就要请出我们的测量工具了。任务二：揭秘测量工具——探究温度计的工作原理教师活动：展示实验室温度计、体温计和寒暑表。“工欲善其事，必先利其器。大家观察这些温度计，它们共同的核心部件是什么？”引导学生聚焦玻璃泡和毛细管中的液柱（酒精或煤油）。提出驱动性问题：“为什么温度升高，里面的液柱就会上升？它到底是怎么‘知道’温度变化的？”不急于给出答案，而是引导学生进行类比推理：“大家有没有见过被阳光晒得鼓起来的皮球？或者煮开水时，壶盖被顶起来？”从而引出“热胀冷缩”的猜想。然后用动画演示温度计玻璃泡受热时内部液体体积膨胀的微观过程。总结：“看，温度计其实是一个‘翻译官’，它把看不见的‘温度’变化，‘翻译’成了我们看得见的‘液柱长度’变化。这种方法在物理学里叫‘转换法’。”学生活动：观察实物温度计，指出其共同结构。根据生活经验，猜想温度计的工作原理可能与“物体受热膨胀”有关。观看动画，验证猜想，理解液体热胀冷缩是温度计工作的根本原理。聆听教师讲解，初步接触“转换法”这一科学方法。即时评价标准：1.能准确指出温度计的核心结构（玻璃泡、毛细管、液柱）。2.能用“热胀冷缩”解释温度计的基本工作原理。3.能理解“转换法”的含义，即把不易观测的量转换为易观测的量。形成知识、思维、方法清单：★液体温度计的工作原理：根据液体的热胀冷缩性质制成。温度升高，液体体积膨胀，液柱上升；反之则下降。★核心科学方法：转换法：将无法直接观测的物理量（温度）转换为可以直接观测的物理量（液柱长度）。这是物理实验中极其重要的思想。★温度计的结构：主要由玻璃泡（内盛测温液体）、毛细管、刻度三部分组成。理解了原理，我们就能更好地使用它。怎么用，才能保证它“翻译”得准确呢？任务三：掌握测量技能——温度计的使用规范探究教师活动：这是本节课的核心技能训练环节。教师不直接宣读步骤，而是采用“试错纠错建模”的方式。首先，请一个小组上台，尝试用温度计测量一杯温水的温度。其他小组作为“评审团”，观察其操作是否规范。操作后，教师引导全班一起复盘：“他们的操作有没有什么问题？比如，玻璃泡是否完全浸入？是否碰到了杯底或杯壁？读数时视线是否正确？”结合学生的发现，教师逐一讲解并示范规范操作要点：1.估：估计待测物温度，选择量程合适的温度计。2.看：观察它的量程和分度值。3.放：玻璃泡全部浸入液体中，不碰容器底和壁。问：“为什么不能碰？谁能用刚学的原理解释一下？”4.等：待示数稳定后再读数。5.读：读数时温度计要继续留在液体中，视线与液柱上表面相平。特别强调如何读取分度值以下的估计值。最后，将规范操作编成口诀：“一估二看三放好，四等五读六记牢”。学生活动：一个小组代表进行尝试性测量操作，其他学生仔细观察。积极参与“找茬”和讨论，对“为什么不能碰容器壁”等问题，运用“热胀冷缩”原理进行解释。跟随教师示范，在任务单上记录操作要点和口诀。在教师指导下，进行规范的读数练习。即时评价标准：1.能指出他人操作中的主要错误（如触碰容器、视线不正）。2.能基于原理解释操作规范的原因（如解释为何不能碰壁）。3.能独立、完整地复述“估、看、放、等、读”五个关键步骤。形成知识、思维、方法清单：★温度计使用五步法：估、看、放、等、读。每一步都有其物理意义和规范要求。★易错点与原理对应：玻璃泡碰容器壁/底，测的是壁/底的温度，而非液体温度，这体现了“测量对象必须明确”的思想。★读数规范：视线与液柱上表面相平，是为了避免视差；需估读到分度值的下一位，体现测量的精确性要求。看来大家都掌握要领了，那我们来实战演练一下。任务四：实战与辨析——分层测量与特殊温度计认知教师活动：组织分组实验，但任务分层。基础组：用实验室温度计依次测量冷水和热水温度，并记录。进阶组：在基础组任务上，增加“探究室温下，一杯热水自然冷却过程中温度随时间变化的大致趋势”（每隔1分钟记录一次，共3次）。教师巡视，重点指导读数规范和记录。实验后，出示体温计实物，提问：“它和实验室温度计长得不太一样，大家找找看，最大的区别在哪？”引导学生观察其缩口结构。播放短片解释缩口作用：让上升的液柱在离开人体后不会回落，以便读数。并强调其使用前需甩动，以及量程（35℃~42℃）的特殊性。问：“为什么体温计的量程这么小？分度值却是0.1℃这么精细？”学生活动：根据自身情况选择任务层次，进行小组合作实验，规范操作，准确读数并记录数据。观察体温计，发现其有“很细的弯管”（缩口）。观看短片，理解其设计精妙之处。思考并回答教师关于量程和分度值的问题，理解“工具设计服务于特定测量需求”的思想。即时评价标准：1.实验操作过程规范、数据记录真实。2.能说出体温计与实验室温度计的主要结构区别（缩口）。3.能理解不同测量工具因其用途不同，在量程、分度值上会有针对性设计。形成知识、思维、方法清单：▲体温计的特殊结构与使用：有缩口，可使液柱断开，实现“离开人体读数”；使用前需甩至35℃以下；量程小、分度值细，是为了精确测量人体温度这一特定需求。▲科学实践：数据记录：实验数据要求真实、准确、完整，并注明单位。★工具的设计思想：测量工具的结构和参数（量程、分度值）是根据实际测量需求优化设计的产物。我们的学习，也要从“会用”走向“懂其所以然”。第三、当堂巩固训练  现在，我们通过一组分层练习题来巩固所学。基础层（全体必做）：1.如图1所示，温度计的示数为______℃。（提供一幅液柱在20℃以上第4小格的温度计图）2.判断：用体温计可以测量沸水的温度。（）综合层（大多数学生完成）：3.在“用温度计测量水温”的实验中，如图2所示，操作正确的是______（填序号），请指出其他操作错在哪里。4.一支刻度均匀但读数不准的温度计，在标准大气压下，把它放在冰水混合物中时，示数为4℃；放在沸水中时，示数为94℃。若用它测量一杯温水的温度，示数为40℃，则这杯温水的实际温度是多少？挑战层（学有余力选做）：5.（跨学科联系）请查阅资料，了解自然界中是否存在低于273.15℃的温度？这个温度有什么特殊意义？它与我们学的摄氏温标有何关系？  反馈机制：基础题和综合题通过学生举手反馈、教师快速统计掌握情况。第3题的操作辨析，邀请学生上台指认并讲解，教师点评。第4题的计算题，请做对的学生分享解题思路（关键是找到不准温度计的每1格代表实际多少℃）。挑战题作为课后延伸，下节课课前请感兴趣的同学做一分钟分享。第四、课堂小结  同学们，这节课我们一起走完了一场从“模糊感觉”到“精确测量”的科学之旅。现在，请大家花两分钟时间，在笔记本上画一个简单的思维导图，梳理一下我们今天探索的核心内容。谁愿意来分享一下你的知识结构？（邀请12名学生分享）很好，大家都抓住了主线：我们定义了温度，建立了摄氏温标，利用热胀冷缩原理和转换法发明了温度计，并学会了规范使用它。更重要的是，我们体会到科学测量离不开统一的标准和严谨的态度。  作业布置：必做作业：1.完成学习任务单上的规范化读数练习（5组温度计图示）。2.思考并书面回答：为什么体温计使用前要用力甩几下？选做作业：查阅“热电偶温度计”或“红外测温仪”的工作原理，写一篇200字左右的科学短文，介绍它们是如何“转换”温度的。下节课，我们将利用温度这个工具，去揭开“冰的熔化”这一奇妙现象的规律。六、作业设计基础性作业（全体必做）：1.教材课后相关基础练习题。2.绘制温度计结构示意图，并标注各部分名称及功能。3.记录家中冰箱冷藏室、室温及一杯温水的估计温度和实测温度，比较估计值与实测值的差异，并简要分析原因。拓展性作业（大多数学生可完成）：4.【情境应用】阅读一篇关于新冠疫情下体温筛查的短新闻，结合本节课知识，分析公共场所使用的额温枪与医用腋下体温计在原理、使用方式上的异同，并评价其优劣。5.【微型项目】利用家庭材料（如小药瓶、吸管、有色水），尝试制作一个简易的“验温器”（不要求精确刻度），能定性比较两杯水的冷热，并说明其工作原理。探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：6.【开放探究】设计一个实验方案，探究“不同液体（如水、酒精、食盐水）作为温度计介质，在相同温升下，液柱上升的高度是否相同”。写出你的猜想、需要控制的变量、简要步骤。7.【跨学科联系】调研“温标”的家族：除了摄氏温标，还有华氏温标（℉）和热力学温标（K）。了解它们的历史由来、换算关系及应用领域，制作一个三者的对比介绍卡片。七、本节知识清单及拓展★1.温度的定义：温度是表示物体冷热程度的物理量。其关键点在于“物理量”三字，强调其客观可测性，与主观感觉有本质区别。教学提示：可通过“左右手实验”强烈对比来建构此概念。★2.摄氏温标（℃）：规定在一个标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃，沸水的温度为100℃，中间等分100份，每份为1℃。这是国际通用的温标之一。认知说明：两个“固定点”是标定温度计刻度的基准。★3.液体温度计的工作原理：根据液体的热胀冷缩性质制成。温度升高，液体体积膨胀，液柱上升；温度降低，体积收缩，液柱下降。这是最核心的原理。★4.转换法：一种重要的科学方法。将不易直接观测的物理量（温度），通过某种介质（液体体积变化）转换为容易观测的物理量（液柱长度变化）。温度计是运用此方法的典型实例。★5.温度计的结构：主要由玻璃泡（内盛测温液体，如煤油、酒精、水银）、毛细管（内径很细且均匀）、刻度板三部分构成。结构服务于功能。★6.温度计的使用步骤（五字诀）：一估（量程）、二看（分度值）、三放（泡全浸，不碰底壁）、四等（示数稳定）、五读（留液中，视线平，要估读）。每一步都必须规范。▲7.读数中的估读：读数时，视线要与液柱上表面相平，除读出最小分度的整数值外，还需估读到分度值的下一位。这是测量精确性的体现，也是中考易考点。★8.体温计的特殊结构：在玻璃泡和毛细管连接处有一“缩口”。其作用是：体温上升时，水银膨胀可冲过缩口上升；体温计离开人体后，水银遇冷在缩口处断开，使玻璃管内的水银柱不回落，便于读数。★9.体温计的使用注意：使用前需用力向下甩，将水银柱甩回玻璃泡内（至35℃以下）；测量范围通常是35℃~42℃；分度值为0.1℃，精度较高。可以离开人体读数。▲10.量程与分度值：量程指温度计所能测量的温度范围；分度值指相邻两刻度线间代表的温度值。选择温度计时，要确保待测温度在其量程内；分度值决定了测量的精确程度。▲11.常见错误操作辨析：玻璃泡碰容器壁/底——测的是容器温度；玻璃泡未完全浸入——测量不准确；读数时取出温度计——示数会变化（体温计除外）；视线仰视或俯视——产生读数误差。▲12.其他温度计简介：数字温度计（利用热电偶或热敏电阻）、红外测温仪（通过接收物体的红外辐射测温）。拓展认知：现代测温技术多样，但基本思想仍是“转换”。▲13.温度的国际单位：热力学温度的单位是开尔文（K），是国际单位制七个基本单位之一。0K=273.15℃，称为绝对零度。这是理论上的低温极限。▲14.温标换算（拓展）：摄氏温度（t）与华氏温度（F）的换算：F=1.8t+32。了解即可，不作为初中阶段重点要求。八、教学反思  （一）目标达成度分析：本节课预设的知识与技能目标达成度较高。通过课堂观察和当堂巩固练习的反馈，绝大多数学生能准确说出温度的定义、摄氏温标规定及温度计工作原理，并能规范读数。小组实验环节，学生操作的整体规范性较好，但少数小组在“等待示数稳定”和“估读”环节仍有疏漏，需要在后续实验课中持续强化。能力目标中，“转换法”思想的渗透是隐性的，但从学生能解释“为什么温度计玻璃泡不能碰杯壁”来看，初步理解已达成。情感与态度目标在温度计发展史的微视频观看环节和严谨的实验要求中得到了落实。  （二）核心环节有效性评估：1.导入环节的“三杯水实验”效果显著，成功制造了认知冲突，瞬间抓住了学生的注意力，并自然地引出了本课核心问题：“感觉不可靠，我们怎么办？”这比直接告知定义更能激发探究欲。2.任务三“使用规范探究”采用的“试错纠错建模”策略非常有效。让学生先尝试，暴露真实问题，再引导他们基于原理（热胀冷缩）去分析和纠正，最后形成规范口诀。这个过程学生参与度高，对操作要点的记忆远比被动听讲深刻。我注意到，在后续分组实验中，学生们会互相提醒“别碰杯壁”、“视线要平”，说明规范已初步内化。3.分层巩固训练的设计兼顾了不同层次学生。基础题确保了全体学生掌握核心考点；综合题第