2015年高中物理 9.4物态变化中的能量交换教案 新人教版选修3-3

第一篇：2015年高中物理 9.4物态变化中的能量交换教案 新人教版选修3-3

第四节 物态变化中的能量交换

教学目标：

（一）知识与技能

1、了解熔化热、汽化热等概念。

2、掌握物态变化中的能量交换。

（二）过程与方法

通过对初中所学的吸放热知识的回顾，理解熔化热、汽化热等概念。

（三）情感、态度与价值观

通过对物态变化中的能量交换的学习，学会用发展的眼光看问题。教学重点：

了解熔化热、汽化热等概念 教学难点：

物态变化时的能量交换 教学方法：

阅读归纳法、讲授法 教学用具：

投影仪、投影片、CAI课件 教学过程：

（一）引入新课

教师：我们知道，物质的三种状态――气态、液态、固态在一定条件下可以相互转化。在转变的过程中会发生能量的交换。在初中就学过，“蒸发吸热”，“液化放热”，“熔化吸热”，“凝固放热”。大家考虑过，为什么会发生这样的能量交换呢？这节课我们就来学习相关的知识。

（二）新课教学

1、熔化热

教师：引导学生阅读教材54页有关内容，思考并回答问题：（1）什么是熔化？什么是凝固？（2）为什么在熔化的过程中会吸热？

（3）什么是熔化热？为什么不同晶体的熔化热不同？（4）非晶体有没有确定的熔化热？为什么？ 学生：阅读教材，回答问题。

（1）熔化指的是物质从固态变成液态的过程，而凝固指的是物质从液态变成固态的过程。

（2）固态物质的分子受到周围其他分子的强大作用，被束缚在一定的位置，只能在这一位置附近振动。对固体加热，当温度升高到一定程度时，一部分分子的能量足以摆脱其他分子的束缚，从而可以在其他分子之间移动，于是固体开始熔化。

（3）某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也就不同。因此不同晶体的熔化热也不相同。

（4）非晶体液化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热。

说明：一定质量的物质，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。教师引导学生阅读教材55页表9.4－1，了解几种常见物质的熔化热。

2、汽化热

教师：引导学生阅读教材55页有关内容，思考并回答问题：（1）什么是汽化？什么是液化？（2）液体汽化时为什么会吸热？

（3）什么是汽化热？汽化热与哪些因素有关？ 学生：阅读教材，回答问题。

（1）汽化指的是物质从液态变成汽态的过程，液化指的是物质从汽态变成液态的过程。（2）液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其他液体分子的吸引而做功，因此要吸热。

（3）某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称为这种物质在这个 温度下的汽化热。

汽化热与物质汽化时的温度及外界气体压强有关。

说明：一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。

教师引导学生阅读教材56页表9.4－2，了解几种常见物质在标准大气压温度为沸点时的汽化热。

3、典例探究

例

1、当晶体的温度正好是熔点或凝固点时，它的状态为（）A．一定是固体 B．一定是液体 C．可能是固体 D．可能是液体 E．也可能是固液共存

思路分析：这里首先要搞清楚什么是熔点，什么是凝固点。当固体吸收热量时，温度将升高，某种固体（如冰、食盐、明矾及金属）等到了一定温度后若继续吸热，将开始熔化，而且整个的熔化过程保持温度不变，此温度即为熔点，这类物质又称为晶体；而液态晶体在降温到一定温度时，若继续放热将会发生凝固现象，而且整个凝固过程温度不变，这个温度就称为凝固点，对于同一种晶体来说熔点和凝固点是相等的。

那么在这个确定的温度下，晶体就既可能是固体（也许正准备熔化），也可能是液体（也许正准备凝固），也可能是正在熔化过程中或正在凝固过程中，例如，有0℃的水，0℃的冰，也有0℃的冰水混合物，0℃的水放热将会结冰，而0℃的冰吸热将会熔化成水。

答案：CDE 例

2、为了浇铸一个铜像，使用的材料是铜，则此过程的物态变化是（）A．一个凝固过程 B．一个熔化过程 C．先熔化后凝固 D．先凝固后熔化

思路分析：浇铸铜像必须将铜先化成铜水浇入模子，待冷却后才能成为铜像。答案：C 例

3、下列说法不正确的是（）A．不同晶体的熔化热不相同

B．一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等 C．不同非晶体的熔化热不相同 D．汽化热与温度、压强有关

思路分析：不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也不同。因此，不同晶体的熔化热也不相同，故A正确。一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等，故B正确。非晶体液化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热，故C项不正确。汽化热与温度、压强有关，故D正确。

答案：C

（三）课堂小结

本节课我们主要学习了熔化热、汽化热等概念，了解了物态变化中的能量交换。

1、某种晶体熔化过程中所需的能量与其质量之比，称做这种晶体的熔化热。一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。不同的晶体有不同的结构，要破坏不同物质的结构，所需的能量也就不同。因此不同晶体的熔化热也不相同。非晶体液化过程中温度会不断改变，而不同温度下物质由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热。

2、某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比，称做这种物质在这个温度下的汽化热。汽化热与物质汽化时的温度及外界气体压强有关。一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。

（四）布置作业

完成“问题与练习”中的题目；阅读“科学漫步”中的短文。

第二篇：高中物理 9.4 物态变化中的能量交换示范教案 新人教版选修3-3

第4节 物态变化中的能量交换

学习目标：

1．知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念。2．会用熔化热和汽化热处理有关问题。

3．体会能的转化与守恒在物态变化中的应用。重点、难点：

1． 知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念 2． 会用熔化热和汽化热处理有关问题。教学过程：

1． 熔化热

（1）熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化；而从液态变成固态的过程叫凝固。（2）熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。

用λ表示晶体的熔化热，则λ=Q/m，在国际单位中熔化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。①晶体在熔化过程中吸收热量增大分子势能，破坏晶体结构，变为液态。所以熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。

②一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。③非晶体在熔化过程中温度不断变化，所以非晶体没有确定的熔化热。

2．汽化热

（1）汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化；而从气态变成液态的过程叫液化。（2）汽化热：某种液体汽化成同温度的气体时所需要的能量（Q）与其质量(m)之比叫这种物质在这一温度下的汽化热。用L表示汽化热，则L=Q/m，在国际单位制中汽化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。

①液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。②一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。

用心

爱心

专心

用心

爱心专心

3、作业：课后1、2、3

第三篇：物态变化中理化教案

一、本节三维目标要求

1．知识与技能

了解人类认识物态的历程。

认识自然界和日常生活中多种不同状态的物质和物态变化。

能用物态和物态变化知识解释身边发生的一些简单物理现象。

2．过程与方法

尝试对环境问题（温室效应、热岛效应等）发表自己的见解。

3．情感、态度与价值观

感悟物态变化在改变物质世界和促进人类文明中的巨大作用。

树立可持继发展的意识。

二、教学实施建议

（一）教学过程

本节安排了三个教学板块：（1）人类认识物态的历程；（2）物态变化改变着世界；（3）来自极地的报告。

1.人类认识物态的历程

（1）19世纪之前，人们还只能根据物质的宏观特征（是否具有一定的体积和形状，是否能流动）来区分物质的状态，那时只知道物质有固、液、气三态。初中讲物态和物态变化，主要涉及这三态和三态间的变化问题。这应该成为本教学板块展开的基础，教师应引领学生理解这种物质分类的方法，并在此基础上讨论人类认识物态的历程。

近代对物态分类更深入到物质内部结构。从物质内部结构去分析，物态和物态变化的种类很多。并且，随着科学技术的进步，人们对物质世界的认识会继续深入，更多的物态会被人们发现和认识。

20世纪以来，人们陆续发现或提出的新的物质状态形式有：等离子态、超固态、液晶液、超导态、超流态、中子态、黑洞等。有时同一物质在某种温度和压力下，几种不同的物态同时存在。例如，水处于密闭的容器中，下面是水，上面是水蒸气，就是液态和气态共存的情形。其他还有固、气两态共存，固、液两态共存，或固、液、气三态共存的情形。

一般来说，任何一种物质，在温度、压强等发生变化时，都会呈现不同的物态。研究物态变化对于深入了解物质的结构及性质，对于研制新材料及新物质，都具有很大的现实意义。

（2）依据教材安排，本板块应重点突出等离子态和液晶态。关于液晶态、液晶显示器的基本原理以及液晶显示技术的应用，教科书已有两段介绍。建议教学中补充介绍等离子态、等离子体以及等离子体在工业、农业、军事上的广泛应用。

事实上，等离子体在宇宙中广泛存在。闪电、极光等是地球上的天然等离子体产生的发光现象。在地球之外，如围绕地球的电离层、太阳和其他恒星、太阳风、很多星际物质，都是等离子体。它是宇宙间物质存在的主要形式。用人工方式也可以产生等离子体，如霓虹灯放电、原子核聚变、用紫外线和X射线照射气体，都可以产生等离子体。

利用等离子弧可以进行切割、焊接、喷涂，可以制造多种新颖的光源和显示器。等离子体显示器是继阴极射线管显示器，液晶显示器之后的新一代显示器，它的最大特点是厚度小，显示面积大，用这种显示器制造电视机，可以象画一样挂在墙上。用等离子体技术处理高分子材料，包括塑料和纺织物，既能改变材料的表面性质，又能保留原材料的优异性能，而且无污染。在军事上利用等离子体规避探测系统，用于飞机等武器装备的隐形等。

以上知识内容，有必要向学生简单介绍。对人类认识物态的历程回顾，不仅可以使学生开阔眼界，增长见识，而且富含过程与方法、情感、态度与价值观多种教育功能。希望教师在占有大量信息资源的基础上，认真组织，深入浅出、通俗易懂地向学生展示魅力无尽的探究历程（课件、图片、录像等教学手段往往是必须的）。

2.物态变化改变着世界

本章章首指出：我们生活在物态变化的世界里。人类对物态变化的认识是从水开始的。本章前三节的主要内容大多也是围绕水的三态及其变化展开的。现在，作为本章的最后一节，教师有必要将物态和物态变化的视界拓展到更广泛的领域，展示人类认识物态变化、利用物态变化规律的辉煌历史。

（1）让学生认识物态变化的历史首先可以介绍材料的发现和利用历史——从青铜器到太空晶体。

教科书为此示例性地展示了青铜器、太空晶体。教学中应组织学生利用身边实例展示作为人类文明的象征的材料的“发现”和利用。

例如：

·高压锅上的易熔片（可配以实物和投影展示）。

· 家用电冰箱、空调器中的致冷物质从R－12（氟利昂、二氟二氯甲烷，CF2Cl2）到R134a。

·保护卫星或火箭的整流罩内部的隔热层和外表面涂层。

·从铅锌电池、镍电池、锂电池到硅光电池、氢电池、燃料电池。

·从石器、铜器、铁器到各种特种异型钢材、记忆合金、纳米材料。

·人工增雨用到的固态二氧化碳（干冰）或液态氮、碘化银，家庭厨房中的液化石油气、天然气或燃气，医院里的液态氧，用于运载火箭的燃料液态氧和助燃剂液态氢……

（2）物态变化规律的利用——从蒸汽机到热管。

教科书集中讨论了两个典型例子，蒸汽机和热管。教学中当然不宜涉及技术应用细节，但教师对之应有更多的领悟和感受，以便灵活应用于教学设计。

水沸腾变成蒸汽不仅能提供动力（含蒸汽机和蒸汽轮机），还为城市的集中供热提供了优越的方式。蒸汽机曾经引发第一次工业革命，蒸汽轮机、燃气轮机至今仍广泛应用于现代社会。

热管在航天技术中的神奇妙用，得赖于它的特殊结构，但其核心的部分应是它对物态变化规律的运用。此外，热管还用于核电站、大型电机和电子系统的散热冷却。值得提及的是，未来全长1142km的青藏铁路建设中，将迎对550km终年冻结的冻土区，为了达到稳定地基的目的，建设者们将广泛采用通风管路基、热桩（热管）、碎块石调温路基等冻土工程技术，这些都是物态变化规律的广泛应用。

其实热管的应用远不止于此。热管也并不神秘，学生完全可以自制热管、热桩。本部分应将热管作为教学的载体，重点组织学生参与。

教师应在示范的基础上，引导学生设计自己的热管，使学生体验探究的乐趣、艰辛和成功的愉悦。教科书给出的设计题目是用热管设计太阳能热水器、教学中也可改为大型冷藏库设计热桩；为输油管道、工业和民用建筑、水坝设计热桩；甚至可以设计大热管，高效地提取地球内部的地热，直接用于发电或采暖……

（3）利用物态变化创造现代生活

本段内容在逻辑上与“材料的发现和利用”、“物态变化规律的利用”是一脉相承的。人类发现、研究、利用物态和物态变化，正是为了创造现代生活。建议将本段内容融于前两部分教学活动中，使之浑然一体，使学生真切体会到：物态变化就在我们身边，物态变化规律的应用改善着人类的生活、医疗、文化、物态变化规律的应用促进着社会的进步和人类文明的发展，进而形成科学的发展观。

3.来自极地的报告

本段以考察报告的形式，警示人类活动对生态环境造成的破坏。教学中，可借助多种教学手段和多种教学资源（含本地资源）帮助学生解读科学技术是双刃剑这一事实，意识到人类必须用科学的态度审视自己的行为，必须依靠科学技术解决人类面临的危机。

可供教学中选择的素材很多，包括：

①水资源危机与节约用水。

介绍世界及我国缺水及水污染的现状，提出合理利用和保护水资源的严肃的社会问题，帮助学生养成节约用水的习惯，增强防止污染、保护环境的意识，鼓励学生投身到合理利用和保护水资源的科学活动中去。

·水污染及水污染的主要原因（有毒物质、污水、石油、热污染、放射性物质等）。

·“水污染防治法”和“水法”。

·“南极科学考察”、“冰川”、“赤潮”等科教片或电视片。

·节约用水徽标：水是生命之源，珍惜每一滴水，是公民的义

务和责任。

·淡水资源和全世界淡水储量。

②《人类环境宣言》与可持续发展

人类面临日趋严重的环境问题：人口问题、温室效应、热岛效应、厄尔尼诺现象、臭氧层被破坏、土地荒漠化、酸雨现象、森林的破坏、物种的消失、垃圾泛滥等，必须将可持续发展推向行动。

·《联合国人类环境会议宣言》和《21世纪议程》

·国际保护臭氧层日（每年的9月16日）

·中国《环境保护法》、《中国21世纪议程》

教学中建议围绕以下主题组织学生活动：

①依据对当地水资源（含地下水）状况和利用情况的事先调查，对水资源污染和滥用提出自己的见解，对水资源利用提出合理化建议。题目可以是：从近日水价上涨3倍说起……

②列举家庭生活中用水途径，举出所有可能的节水方法。

本板块的教学主要目的在于给予学生自行收集相关资料、自主探究的起点，因为涉及的知识内容比较广，如果试图对每一个主题都进行展开是不切实际的，教学成本也过于高昂。教师可以选择性地向学生介绍以上的一些知识素材，激发学生开展自主探究的热情。介绍过程中教师应该注重这些自然现象或环境问题与物态变化规律之间的联系，使得学生进一步认识到人类在利用物态变化规律促进生产，提高生活质量的同时，也破坏了自然界原本在物态变化规律下形成的和谐，从而增强危机感，提高环保意识与法律意识。

三、发展空间

（一）“自我评价”参考答案

1.玻璃管耐受压强（压力）的限度是一定的，酒精被加热到某一确定温度，它施于玻璃管的压强（压力）刚好达到这一限度，因而玻璃管就会爆炸。

（二）“家庭实验室”指导

1.根据水的沸点与压强的关系（P）,可见设计真空洗衣机，使水在常温下沸腾，产生大量气泡，而不需要洗衣粉（含磷洗衣粉也是造成环境污染的因素），在原理上是可行的。用一次性注射器，也可以制造“真空”，产生气泡。

（三）“物理在线”指导

可以举办专题讲座，可以指导学生通过因特网或到图书馆了解有关材料科学的历史和知识，理解“材料科学是人类进步的基石”这一论断的含义。

（四）“走向社会”指导

教科书安排的题目是：厨房里的物态和物态变化。这是一个实用的题目，借此，既可以观察了解材料和物态的有关知识，又可以经历物态变化过程，还可以通过调查家长，了解厨房里的炊具、灶具以及做饭、烧菜等方式的变革，感知科学、技术、社会的关系。

教学中亦可依据需要和当地环境条件可能，安排其他学生实践活动。

四、教学资源

（一）教学视频

1.南极科学考察（参见“教师备课系统”光盘）

2.北极科学考察（参见“教师备课系统”光盘）

3.冰川（参见“教师备课系统”光盘）

（二）参考资料

1.软物质

发明“软物质”一词以代替美国人所称呼的“复杂流体”，推动这门跨物理、化学和生物学三大学科的交叉学科发展，并使凝聚态物理学向新世纪转型的第一人，就是1991年诺贝尔物理奖得主--热纳（Pierre-Gilles de Gennes）。

热纳1932年生于巴黎，1957年获博士学位。最初，他的研究兴趣也是集中在硬物质方面。1968年起，他转而研究软物质，开始了液晶、聚合物物理、浸润动力学、附着机制的化学物理研究，并成为这些领域的开创者。

与固体相比，这类物质缺少硬的结构，所以称之为软物质。但是，“软”并不是这类物质的主要特征。热纳对液晶与高分子聚合物以及胶体的研究显示，这些软物质因微弱的外力作用而改变状态的现象，与固体金属的超导相变极为相似。这使他渐渐对相变、序参数等概念有深刻的认识，证明了自然界从简单系统（如超导体）到复杂系统（如液晶、聚合物）都存在统一的相变规律。

二十一世纪被认为是生命科学的世纪，从物质划代角度来看，这也是软物质的世纪。如果没有软物质，生命也不复存在。任何生物结构（包括DNA、蛋白质和生物膜）都是建筑在软物质的基础上。

热纳在《固、特、异的软物质》一书中以橡胶为例，给软物质下了六个很深刻的定义。他指出，2500年前，亚马逊河流域的印第安土著就懂得用橡胶汁涂在脚上做靴子，但这种靴子只能穿一天--由于空气氧化，纯天然的橡胶很快就破碎了。直到1839年，美国人固特异发明了橡胶硫化处理技术，才使橡胶成为坚固耐用的材料。橡胶也就成了第一个实现工业化生产的聚合物。空气中的氧使橡胶长链分子断裂，而与氧同族的硫元素仅仅比氧的化学活性略差一点，却使长链分子结合得更好，这就是软物质的奇异特性：弱力引起强变化。

热纳进一步指出，天然橡胶的每200个碳原子中，只有1个原子与硫发生反应。尽管化学作用如此微弱，却足以使物质的物理性质发生从液态到固态的巨大变化，胶汁变成橡胶。这证明了有些物质会因微弱的作用而改变状态，就如雕塑家以拇指轻压就能改变粘土的外形使之成为一件高贵的艺术品一样。这也正是软物质的基本定义。

千百年来，人们就知道。一点骨胶可以让墨汁维持多年的稳定，一点卤汁可以使豆浆变成豆腐。日常生活中，几滴洗洁精会产生一大堆泡沫，一颗钮扣电池可以驱动液晶手表工作几年……这些例子都展现了软物质的神奇本质：只要提供相对微弱的作用力，它们就可以发生改变--从形状到性质的改变。生物系统的神奇之处也体现在这里：人们的肉眼能够感受到几千光年之遥的星系发出的光；一条嗅觉灵敏的狗，可以根据脚印中残留的气味跟踪某个人，并且在闹市中把这个人的踪迹跟其他人区别开来。生物系统展示着软物质的本质。

（摘自欧阳钟灿《软物质》）

2.高压锅

世界上第一只高压锅是1681年由法国的丹尼斯·帕平（）发明的。高压锅的工作原理是利用了水的沸点随着压强的增大而升高的规律，提高烹饪过程中水的温度，达到特殊的烹饪效果。目前广泛使用的高压锅基本结构如图5-4-2，主要由锅体、锅盖和安全阀组成。高压锅锅体与其他种类的锅并无差异；锅盖则可以与锅体扣在一起，并采用橡皮密封圈保持锅内封闭；安全阀是高压锅正常工作的关键器件，它的质量较大且经过精确计算，置于锅盖上方的出气口上。在烹饪过程中，给锅体持续加热，由于锅体密封，锅内气体压强逐渐增大，使得锅内水的沸点比常压时要高；当温度升至一定值时，锅内水沸腾；同时，持续上升的锅内气体压强产生了足够把安全阀推起的力，阀门被抬起，锅内的水汽得以排出。此时锅内水温已高于外界环境中的水的沸点，在这样的高温下产生的烹饪效果与常压下大有不同。一般设计民用高压锅的安全阀开启压强值约为2个大气压，沸腾温度约120℃左右．

今天，我国的许多家庭都用上了高压锅，用这种锅做饭熟得快，很省时间。

3.热管

1963年，热管诞生于美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover之手，它巧妙地利用了气液变化过程中的吸放热原理，具备了超过任何已知金属的导热能力。

热管技术的原理比较简单，主要是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量（热管工作流体涵盖从低温应用的氦、氮，到高温应用的钠、钾等液态金属；较为常见的热管工作流体则有氨、水、丙酬及甲醇等）。热管一般是由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成。将管内抽至较高的真空度后充以适量的工作流体，使得紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。热管有两端，分别为蒸发端（加热端）和冷凝端（散热端），两端之间可根据需要采取绝热措施。当热管的一端受热时（即两端出现温差时），毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在压差之下流向另一端放出热量并凝结成液体，液体再沿多孔材料依靠毛细作用流回蒸发端。如此循环不已，热量得以沿热管迅速传递。由于蒸发——冷凝的传热过程中，管内工作流体处于饱和状态，因此热管几乎是在等温下传递热量。

热管具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可随意改变，可远距离传热、可控制温度等优点，因此自诞生之日起即应用于宇航、军工等行业，而今在冶金、化工、交通、机械以及电子技术等行业都有了广泛应用。距离我们最近的对于热管技术的应用是日渐风行的PC机中的热管散热器，目前已有商家将之应用于CPU、GPU以及笔记本电脑的散热系统中。相比于传统金属散热器，热管散热器具备低噪声、高效能的技术优势，实现了“绿色”散热。

第四篇：高中物理 7.4《温度和温标》教案 新人教选修3-3

7.4 温度和温标

新课标要求

（一）知识与技能

1．了解系统的状态参量以及平衡态的概念。2．掌握热平衡的概念及热平衡定律

3．掌握温度与温标的定义以及热力学温度的表示。

（二）过程与方法

通过学习温度与温标，体会热力学温度与摄氏温度的关系。

（三）情感、态度与价值观

体会生活中的热平衡现象，感应热力学温度的应用。

教学重点

热平衡的定义及热平衡定律的内容。

教学难点

有关热力学温度的计算。

教学方法

讲练法、举例法、阅读法

教学用具：

投影仪、投影片

教学过程

（－）引入新课

教师：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测温方法叫摄氏温标，以摄氏温标表示的温度叫摄氏温度。今天我们将要进一步学习有关温度和温标的知识。

（二）进行新课

1．平衡态与状态参量

教师：引导学生阅读教材P11有关内容。回答问题：（1）什么是系统的状态参量？并举例说明。（2）举例说明，什么平衡态？

学生：阅读教材，思考讨论，回答问题。

参考答案：

（1）在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量，例如，用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质，用温度描述热学性质……这些描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。

（2）要定量地描述系统的状态往往很难，因为有时系统各部分的参量并不相同，而且可能

用心

爱心

专心

正在变化。然而在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定。举例说，把不同压强、不同温度的气体混在同一个容器中，如果容器和外界没有能量的交换，经过一段时间后，容器内各点的温度、压强就会变得一样。这种情况下我们说系统达到了平衡态，否则就是非平衡态。2．热平衡与温度

教师：引导学生阅读教材P12有关内容。回答问题：（1）什么是热平衡？

（2）怎样理解“热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统”？（3）怎样判断“两个系统原来是处于热平衡的”？（4）热平衡定律的内容是什么？

（5）温度是如何定义的？其物理意义是什么？ 学生：阅读教材，思考讨论，回答问题。

参考答案：

（1）对于两个相互作用的系统，如果它们之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡。

（2）两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。

（3）只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。

（4）实验表明：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，这个结论称为热平衡定律。

（5）两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”，我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。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，它的特征就是“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

教师：引导学生阅读教材P13有关内容。回答问题：（1）什么是温标？

（2）如何来确定一个温标？并以“摄氏温标”的确定为例加以说明。

（3）什么是热力学温标和热力学温度？热力学温度的单位是什么？热力学温度与摄氏温度的换算关系怎样？

学生：阅读教材，思考讨论，回答问题。

参考答案：

（1）如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。

（2）确定一个温标时首先要选择一种测温的物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。例如，可以根据水银的热膨胀来制造水银温度计，这时我们规定细管中水银柱的高度与温度的关系是线性关系；也可以根据铂的电阻随温度的变化来制造金属电阻温度计，这时我们现定铂的电阻与温度的关系是线性关系。同样的道理，还可以根据气体压强随温度的变化来制造气体温度计，根据不同导体因温差产生电动势的大小来制造热电偶温度计，等等。确定了测温物质和这种物质用以测温的某种性质之后，还要确定温度的零点和分度的方法。例如，早期的摄氏温标规定，标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃；并据此把玻璃管上0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份，每份算做1℃。

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（3）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。用热力学温标表示的温度叫做热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号 T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。热力学温度与摄氏温度的换算关系是： T= t+273.15K 说明：热力学温度的每一度大小与摄氏温度每一度大小相同。热力学温度的零度即0K，叫绝对零度，它是宇宙中只能无限接近，但不可能达到的低温的极限。

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。

（三）课堂总结、点评 本节课我们主要学习了： 1．平衡态与状态参量。2．热平衡与温度的概念。3．温度计与温标。课余作业

1．阅读P14“科学漫步”中的材料。2．完成P15“问题与练习”的题目。附：课后练习

1．关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是（）A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B．温度升高了1℃就是升高了1K C．1℃就是1 K D．0℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273K 2．（1）水的沸点是______℃=_________K；（2）绝对零度是______℃=_________K；

（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。

（4）10℃=______K；

10K=______℃；

27℃=______K；

27K=______℃；

273℃=______K；

273K=______℃；（5）若Δt=40℃，则ΔT=______K；若ΔT=25K，则Δt=______℃。

参考答案： 1．A BD 2．（1）100；373（2）－273.15；0（3）36.5；309；310.5（4）283；－263；300；－246；546；0（5）40；25

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第五篇：高中物理 1.4《生活中的优化问题(二)》教案 新人教A版选修2-2

1．4 生活中的优化问题

（二）教学目标：掌握利用导数求函数最大值和最小值的方法.会求一些实际问题（一般指单峰函数）的最大值和最小值.---------用材最省的问题----教学重点：利用导数求函数最值的方法.用导数方法求函数最值的方法步骤f 教学难点：对最值的理解及与极值概念的区别与联系.求一些实际问题的最大值与最小值 教学过程：

例1圆柱形金属饮料罐的容积一定时，它的高与底半径应怎样选取，才能使所用材料最省？

2解：设圆柱的高为h，底半径为R，则表面积 S＝2Rh＋2R．

由VRh, 得h2VR2R，则S(R)2RVR22R22VRh2R.2令S(R)V2VR24R0,解得RVV3223V2V，从而hR234V232, 即h＝2R．

因为S(R)只有一个极值，所以它是最小值． 答：当罐的高与底直径相等时，所用材料最省．

例2 已知某商品生产成本C与产量q的函数关系式为C＝100＋4q，价格p与产量q的 函数关系式为p2518q.求产量q为何值时，利润L最大．

分析：利润L等于收入R减去成本C，而收入R等于产量乘价格.由此可得出利润L与产量q的函数关系式，再用导数求最大利润． 解：收入Rqpq(2518q)25q18q

2利润LRC(25q18q)(1004q)218q21q1002(0q200)

令L'0，即14q210，求得唯一的极值点 q＝84．

因为L只有一个极值，所以它是最大值．

答：产量为84时，利润L最大．

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练习1.某商品一件的成本为30元，在某段时间内若以每件x元出售，可卖出(200－x)件，应用心

爱心专心 如何定价才能使利润最大？

例3．教材P34面的例2 课后作业