“温度和温度计”教学拓展及反思

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“温度和温度计”教学拓展及反思
湖北省广水市余店初级中学　邢大义
　　摘要：温度和温度计是日常生活中经常接触的内容，也是很容易出现说错、用错甚至不会使用温度计的情况。教学中发现学生也有对温度的概念理解不全，温度计使用中出现错误，只知道常见的温度计，而不能了解有些特殊用途的温度计等等现象。为了更好拓展学生的视野，掌握好各种温度的概念及温度计的使用，现进行教学拓展和反思，供大家参考。

　　关键词：温度  温度计  拓展  反思

　　一、温度的各种表示方法及常见温度

　　温度：表示物体的冷热程度。夏季──火热，说明温度高，冬季──寒冷，说明温度低。

　　生活与生产中常用摄氏度（℃）作为温度的单位，科学研究中使用热力学温度，开尔文（K），现在英、美等国家多用华氏温度，华氏度（℉）。

　　摄氏温度的规定：把冰水混合物的温度规定为0℃，一个标准大气压下沸水的温度规定为100℃，在0℃到100℃之间分成100等份，每一份就是1℃。

　　日常生活中，广播、电视中的天气预报员是怎样预报天气的呢？所有的主持人都把温度读作：26度，38度等等。这些说法不妥当，但人们都习惯了。这里的“26度”就是指“26摄氏度”。“28摄氏度”的写法为：28℃。“零下8摄氏度”的写法为：－8℃。

　　热力学温度的规定：以绝对零度（0K）为最低温度，冰水混合物的温度为273．15K，在0K到273．15K之间分成273．15等份，每一份就是1K。

　　华氏温度的规定：一定浓度的盐水凝固时的温度规定为0℉，把纯水凝固时的温度规定为32℉，把一个标准大气压下水沸腾的温度规定为212℉，在32℉和212℉两个参考温度之间等距离标以180个刻度，每一刻度为华氏温标的1℉。

　　华氏温度计制成后又经过30多年，瑞典人摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度计的刻度，他把水的沸点定为零度，把水的冰点定为100度。后来他的同事施勒默尔把两个温度点的数值又倒过来，就成了现在的百分温度，即摄氏温度，用℃表示。

自然界的一些温度/℃
氢弹爆炸5×107铅的熔点328冰箱最低温
太阳表面约6000焊接烙铁达250水银凝固点－39
钨的熔点3410高压锅沸水 我国最低气温
白炽灯丝达2500水的沸点100地表最低气温－88．3
铁的熔点1535酒精沸点78酒精凝固点－117
煤气火焰约1100地表最高气温63液态氧沸点－183
金的熔点1064人正常体温 液态氢沸点－253
火柴火焰约800水凝固点0绝对零度－273．15

　　人体的正常体温是37℃左右，读做“37摄氏度”；我国最低气温为1969年2月13日漠河终于诞生了中国现有气象资料中的极端最低气温记录－52．3℃，读做负52．3摄氏度或零下52．3摄氏度。高压锅沸水的温度约为110℃左右，冰箱最低温度为－18℃。

　　二、温度计的种类及使用方法

　　温度计的种类：常用温度计：实验温度计、寒暑表、体温计等；特殊用途的温度计：金属温度计、光学高温计、红外线测温计、热敏电阻温度计、液晶体温度计等；组合温度计：摄氏华氏温度计、干湿温度计等。（如下图所示）

     　　　　  

　　常用温度计的测温物质应处于液态，才能正常使用。根据用途不同，实验室用的温度计、寒暑表、体温计的量程和分度值不同。其参考值为：实验室用的温度计：量程：－20℃～110℃，分度值：1℃；寒暑表：量程：－30℃～50℃，分度值：1℃；体温计：量程：35℃～42℃，分度值：0．1℃。

　　常见测温物质的熔点和沸点：固态汞熔点：－39℃，液态汞沸点：357℃；固态煤油熔点：低于－30℃，液态煤油沸点：150℃；固态酒精熔点：－117℃，液态酒精沸点：78℃。

　　常用温度计的构造：温度计的玻璃泡内装有测温物质（常见的有水银、酒精、煤油等），测温物质与玻璃柱内的毛细管相通，毛细管是像头发丝那样细的管子（这也是毛细管名称的由来），之所以这么细，是因为测温物质受热，体积要膨胀，但这个体积的膨胀很有限，眼睛根本看不出来。让它在细细的管子里面膨胀，这个变化就显著了。把变化不明显的现象想办法让它变化明显，这是“放大”的思想。毛细管越细，同样情况下液柱上升的高度越大，测量的温度越准确。

　　体温计的构造及使用：体温计盛水银的玻璃泡上方有一段做得非常细的缩口（如图1所示），测体温时水银膨胀能通过缩口回升到上面玻璃管里，读体温计时体温计离开人体，水银变冷收缩，水银柱来不及退回玻璃泡，就在缩口处断开，仍然指示原来的温度。所以体温计离开人体后还能表示人体的温度。要使已经升上去的水银再回到玻璃泡里，可以拿着体温计上端用力向下甩（不是体温计的普通温度计不能甩）。因为体温计的毛细管很细，为了方便读数，其外形设计成三棱形，对水银柱有放大作用。


　　液体温度计的正确使用：

　　（1）使用温度计前：①选择量程合适的温度计，若待测温度高于温度计的最高温度，温度计会胀破；若待测温度低于温度计的最低温度，则测不出温度值。②认清温度计的分度值，以便测量时能准确读数。③确定零刻度线，以便能正确读数。

　　（2）使用温度计时：①应将温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中，不能碰到容器底和容器壁。②温度计的玻璃泡浸入待测液体中要稍候一会儿，待示数稳定后再读数。③读数时玻璃泡不能离开被测液体，否则示数会降低或升高。同时，视线要与温度计中液柱的上表面相平，若斜视会产生错误。

　　高温温度计：是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。

　　数字式温度计：通过数字电路在液晶显示屏上显示温度值。

　　辐射高温计：辐射高温计实际测量范围约为500～1600℃。

　　如图2中甲、乙、丙、丁各温度计的分度值是1℃，它们的读数分别是多少？


　　温度计的读数和数学中的数轴相同：以零刻度线为准，向上的为正温度，书写时正温度的正号可省略。向下的为负温度，书写时负温度的负号不能省略。由此可知：甲为8℃，乙为9℃，丙为18℃，丁为－4℃（或零下4℃）。

　　三、温度计的工作原理

　　最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略（1564—1642）发明的。他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管，另一端带有核桃大的玻璃泡（如图3所示）。使用时先给玻璃泡加热，然后把玻璃管插入水中。随着温度的变化，玻璃管中的水面就会上下移动，根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低。这种温度计，受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量误差大。


　　液体温度计的工作原理：根据液体的热胀冷缩原理制成的。工作液体的选择原则：一是液体存在的温度范围要宽，即凝固点要低，沸点要高；二是液体的膨胀系数要大；三是液体要纯净，不玷污玻璃，不浸润玻璃。家庭和实验室里常用的温度计，里面有的用酒精，有的用煤油，还有的用水银等。

　　高温温度计：有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂，其测量范围为500℃至3000℃以上，不适用于测量低温。

　　数字式温度计：根据物质导电性与温度的关系制成。感温组件导电性将随所测温度变化而发生变化，通过数字电路在液晶显示屏上显示温度值。

　　双金属片温度计：双金属温度计是由两种不同膨胀系数彼此牢固结合的金属作为感温组件的温度计。感温组件随温度变化而发生形变，其自由端带动指针旋转，从而测得被测物质的温度，并直接通过表盘显示。

　　彩色温度表：根据高温物体的颜色与温度的关系用对照的方法估测出物体的温度。

　　气体温度计：利用气体在体积不变时压强随温度变化的规律，或压强不变时体积随温度变化的规律制成的温度计。前者称为定容温度计，后者称为定压温度计。用氢气（或氦气）制成的温度计精确度高，且测量范围较广，所以常用于精密测量。

　　辐射高温计：利用高温物体的热辐射来测量其温度的一种高温测量仪器。这种温度计可以不直接和被测物体接触而在远距离测量，所以可以用来测量星体温度。

　　光测高温计：利用炽热物体发的光测量其温度的一种高温测量仪器。

　　四、各种温度的对比探究

　　热力学温度与摄氏温度：宇宙中温度的下限大约是－273．15℃，这个温度叫绝对零度，以绝对零度为起点的温度，叫热力学温度。国际单位制中采用热力学温度，这种温度的单位名称叫开尔文，简称开，符号是K。热力学温度T和摄氏温度t的关系是：T=t+273．15K。

　　华氏温度与摄氏温度：华氏温度是一个大气压强下，将水结冰的温度订为32℉，水的沸腾的温度订为212℉，两刻度间均匀刻画180等分。华氏温度与摄氏温度的关系 （如图4所示）。


　　摄氏温度t与华氏温度F的关系可以用数学式表示为：

　　F＝t+32或t＝×（F－32）。

　　五、温度与温度计的有关计算

　　（l）摄氏温标与华氏温标的换算：

　　首先画出摄氏温度和华氏温度的对照图，找出对应关系（如图5所示），列出比例式（摄氏温度用C表示，华氏温度用F表示）：



　　（2）在某次实验中，有一学生把一支无刻度的水银温度计。放在正熔解的纯冰时，水银柱的长度=4．5cm，放在沸水中时，水银柱的长度=22．0cm，放在一杯温水中时，水银柱的长度=11．5cm，求这杯温水的温度是多少？

　　方法一作图法：首先作出“温度──水银柱长度”的图形，冰水混合物的温度是0℃，沸水的温度是100℃（如图6所示）。在一杯温水中，水银柱的长度=11．5cm，找出对应的温度是40℃。

      

　　方法二比例法：将4．5cm和22．0cm两个标记之间分成100等分（如图7所示）。

　　根据图中对应关系列比例：，

　　解得：t=40℃。

　　对于不准确的温度计，也可以用比例法进行计算。根据教学实践可知，用比例法进行计算时较简便，学生更容易接收掌握。

　　参考文献：

　　1．《教师教学用书》物理，八年级，上册   人民教育出版社2006年7月第5次印刷

　　2．《物理》八年级，上册，义务教育课程标准实验教科书   人民教育出版社2010年5月湖北第8次印刷

　　3．《教材点睛》人教物理，八年级，上册    希望出版社2010年6月第1次印刷

　　4．《物理思与行》第19期 形态各异的物质世界  人民教育出版社网络版