热力学第零定律的表述与实验设计质疑.pdf

浙江省杭州市塘栖中学高中物理 4.1 牛顿第一定律教案 新人教版必修1（一）、知识与技能目标(1)了解伽利略的理想实验，了解物理学上思想实验的实质。小结：基本思维方法（详细文字表述格式）是：依据描述气体状态的宏观物理量（m、p、v、t）与表示气体分子运动状态的微观物理量（n、n、v）间的相关关系，从气体实验定律成立的条件所述的宏观物理量（如m一定和t不变）推出相关不变的微观物理量（如n一定和v不变），再根据宏观自变量（如v）的变化推出有关的微观量（如n）的变化，再依据推出的有关微观量（如v和n）的变与不变的情况推出宏观因变量（如p）的变化情况，结论是否与实验定律的结论相吻合．若吻合则实验定律得到了微观解释．。4.1 牛顿第一定律教材分析 牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是牛顿物理学的基石，力学的第一原理，它破除了长达两千年以来亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观热力学第零定律的意义，本身还包含着力、惯性和参考系的科学概念，是物理学理论的支柱和基石.在教学中，不能把它看作牛顿第二定律的特殊情况，它意在引导学生了解科学的发现和发展.本节课采用的理想实验法，在物理研究中具有十分重要的地位和作用. 本课程的教学设计，主要是让学生通过动手实验和利用贴近学生生活的实例热力学第零定律的意义，达到突破重难点的目的.教学目标知识与。

T h is pap er poin s ou hese prob lem s and analyzes hem, propos ing revisional o p in ion s on h e wo corresponding k ind s of law s a em en and he exp ermi en des ign s from hermodynam ics zero law phy sical essence and he phy sics s ign if ican ce separa ely。K ey w ords h e zero h law of herm odynam ics; equ il ibrium s a e; empera ure; ran si ive; expermi en des ign 1, ( ) U hlenbeck Fow ler, [ 1] , 。 Uh lenbeck: 任何一个系统( 孤立的或与 周围接触的) 当经过长时间后, 都将达到不再随时间改变的状态。 也就是说, 一个系统的态必将趋近而 达到平衡态。

18．(12分)如图甲所示，质量为m＝1 kg的物体置于倾角为θ＝37°的固定斜面上(斜面足够长)，对物体施加平行于斜面向上的恒力f，作用时间t1＝1 s时撤去拉力，物体运动的部分v－t图象如图乙所示，最大静摩擦力等于滑动摩擦力(取g＝10 m/s2，sin37=0.6, cos37=0.8).试求：。 选物体作为研究对象,对于撤去f前物体做匀 加速运动的过程,受力情况如图甲所示,始态 速度为零,终态速度为v。小强同学用托盘天平测量木块的质量，调节天平平衡时，将游码调到“0”刻度线处，发现指针停在分度盘的左侧，如图甲所示，要使天平平衡，应使平衡螺母向______移动，天平平衡后，在左盘放木块，右盘添加砝码，移动游码后，指针停在分度盘中央，所加砝码和游码的位置如图乙所示，木块的总质量是______g。

1, ()。 , A B TT , C T , : T< T < T , A C , A C1 531 3 5 T 。 : T< T < T 。 A C, A , B C21 2 3 , T T ,T < T < < T 。 BC。 , A24 2 45 T , B T , , 。 24: 这 一实验事实说明, 在不受外界影响的情况下, 只要A 和B 同时与C 处 于热平衡, 即使A 和B 没有接触, 他们仍然处于热平衡状态。 这种规律被称为热平衡定律。A B , C 。 。 ,。 , A B ; , 。 2。 2,∀#() , , , : 如果物体A, B 分别与处于确定状态下的物体C 达到热平衡, 则物 体A 和B 也是热平衡的。 [ 3], : 如果物体A 与物体B 各自与 物体 C 处于热平衡, 且两次平衡时物体 C 的状态相同, 那么物体A 和物体B 也必处于热平衡。, C , C 。 C ( ) 。 ! 34!2009 3。 , , 。

2。 3: ,2。 A B , A B C , 2( a) , , A B C 。 A B , 2 ( b) , , 。 , A B , 。2∀#H ugh D。 Y oung Sears and Z em ansky∃ s Un iversi y P hy sics( 12) ∀: #∀!#() , [ 4- 7]。。 。H ugh : 如果 C 与A, C 与B 均处于热平衡, 那么A 与B 两者也彼此热平 衡。: 如果系统A 和系统B 分别与系统C 的同一状态处于热平衡, 那么当A 和B 接[ 6] 触时, 他们也必定处于热平衡。, H ug h ,。 。 。, ( ) : 只要系统A 与系统B 同时与系统C 处于热平衡, 即使系统A 和系统B 没有热接触, 他们仍然 处于热平衡。, () 。 。 H ug h , 。 , 。 , , : 不仅如 此, 如果物体A 与物体B 各自与处在同一状态的物体C 达到热平衡, 若令A 与B 进行热接触, 他们也将 处于热平衡。, , 。 , 。 3, , ,! 35! 2009 3 。

量柱是买卖双方在某一时段某一价位矛盾斗争的暂时“平衡柱”，是特殊的“量价平衡柱”。物体的动能与物体内分子热运动的平均动能是两种不同形式的能量．物体的动能是描述物体因为宏观机械运动而具有的能量，取决于物体的质量和宏观运动速率，该速率通常以地面为参考系。多次测量 4、润滑油膜厚度检测 测试任务： 重要性 在高速、重载、高温条件下工作的机器，摩擦、磨损又是其发生故障的最主要原因 润滑是减少摩擦与磨损的简便而有效的方法 轴承的润滑状态检测——满足最小油膜厚度处轴承两表面不直 接接触 任务 对摩擦副间微小区域内的油膜厚度进行直接测量 监测油膜的工作状态 4、润滑油膜厚度检测 测试方案 传感器选择 电阻法——定性测量 通过测量油膜的电阻大小来判断其厚度 油膜的电学性能极不稳定——标定困难，难以定量 放电电压法 根据电压与电流的关系来推算出代表油膜厚度的放电电压 润滑膜的性质和纯洁程度对放电电压的影响——难以定量测定 电容法 当润滑油的介电常数已知后，根据电容值随油膜的厚度增大而降低的变化关系测得油膜厚度——困难在于油膜间隙形状不明确 x光透射法 金属能够吸收x光而不能使x光穿过，而润滑油却允许x光穿过——光强度与油膜厚度成正比，困难是光束位置精确的调整 4、润滑油膜厚度检测 测试方案 光纤检测法——光纤位移传感器 输入光纤、输出光纤、反光物体、光敏二极管组成 反光物体——平面反射镜：垂直于输入和输出光纤而移动，光源发出的光经输入光纤，在反光面的形成反射锥体——输出光纤——光敏二极管 耦合原理 耦合到输出光纤的光通量取决于输入光纤的像发出的光锥底面与输出光纤相重叠部分的面积——距离有关 4、润滑油膜厚度检测 传感器选择 光源——激光光源为氦氖激光灯 光电检测元件 光电二极管(pin管)＋运算放大器。

。 F。 W。 Sears %%% : , , , , 。 , , , 。 : () 。, 。 : f (A )= f ( C) f ( B) = f ( C ), f ( A ) = f ( B) = f ( C) = T。 。 5, ,, 。 , , , , 。 , , (下转第 65页) ! 36!2009 3 ( CH 3 ) 4& :3。 2。 3, :, : ∋ ; ( ; & , : ∋ ; ( , , ; & ; ), , ;∗; +; , ;−, , , , , , , , , ,, , : [ 1] 化学课程标准研制组。 ( 全日制义务教育) 化学课程标准解读[M ] 。 武汉: 湖北教育出版社, 2002。 [ 2] 化学课程标准研制组。 普通高中化学课程标准( 实验) [M ] 。 北京: 人民教育出版社, 2003。 (上接第 36页) 。 , %%% 。 , : , 。 , , 。 [ 10] , 。 : [ 1] 吴大猷。 理论物理第五册: 热力学, 气体运动论及统计力学[ M ] 。

北京: 科学出版社, 1983: 3- 4。 [ 2]秦允豪。 热学[M ] 。 北京: 高等教育出版社, 1999: 6- 8。 [ 3]赵凯华, 罗蔚茵。 热学 ( 第二版) [ M ] 。 北京: 高等教育出版社, 2005: 3- 4。 [ 4] 常树人。 热学[M ] 。 天津: 南开大学出版社, 2001: 30 - 32。 [ 5] H ugh D。 Y oung, e a。l Sears and Zem ansky∃ sU n ive rsi y P hys ics( 12 h edi ion) [ M ] 。 N ew Y ork: Pearson /A dd ison W es ley, 2006: 57 1- 572。 [ 6] 张三慧。 大学物理学第二册: 热学[M ] 。 北京: 清华大学出版社, 1999: 6- 8。 [ 7] 汪志诚。 热力学! 统计物理( 第三版 ) [M ] 。 北京: 高等教育出版社, 2003: 7 - 8。 [ 8] [ 美] F。 W。 Sears, G。 L。 Sa linger。 热力学! 分子运动论和统计热力学[M ] 。

柳文琦译。 北京: 高等教育出版社, 1988: 5- 8。 [ 9] Dav id H a lliday, e a。l Fundam en als o f P hysics( 8 h edi ion) [ M ] 。 N ew Y ork: John W iley & Sons Inc, 2003: 5 81- 5 82。 [ 10] 赵峥等。 钟速同步的传递性等价与热力学第零定律[ J] 。 物理学报, 1999 ( 11) : 51- 57。! 65!