2.5 液体（学案） 高二物理人教版（2019）选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体
第5节 液体
学习目标
1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因。
2.了解液体的微观结构、浸润和不浸润现象、毛细现象，了解这些现象的产生原因。
3.了解液晶的特点及其应用。
重点难点
重点
1.液膜的收缩特性及液体表面张力产生的原因，液体的表面张力现象及其应用。
2.浸润和不浸润的区别。
难点
1.通过观察现象和实验操作总结液膜的收缩特性。
2.从微观分子结构解释液体表面张力以及浸润和不浸润的成因。
自主探究
1.液体的微观结构及宏观特性；
(1)液体分子的排列更接近于固体，是密集在一起的，因而液体具有一定的体积，不易
(2)液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要 ，所以液体没有固定的形状，具有 。由于液体分子的移动比固体分子容易，所以在温度相同时，液体的扩散速度比固体的 。
(3)液体分子热运动的特点表现为 与移动相结合。
(4) 的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有 才能叫作真正的固体。
2.液体的表面张力：
(1)表面张力：由于表面层内分子比较 ，分子间的作用力表现为 ，作用是使液体表面绷紧。
(2)方向：和液面 ，垂直于液面上的各条分界线，如图所示。
(3)作用效果：使液面具有 的趋势。
3.浸润和不浸润：
(1)浸润：一种液体会 某种固体并附着在固体的表面上的现象。
(2)不浸润：一种液体 某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上的现象。
(3)浸润和不浸润是 作用的表现。
4.毛细现象：
(1)定义：浸润液体在细管中 的现象，以及不浸润液体在细管中 的现象。
(2)毛细管内、外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越
5.液晶：
(1)液晶的概念：像液体一样具有 ，其光学性质与某些晶体相似，具有 的有机化合物，称为液晶。
(2)液晶分子的排列特点：从某个方向上看液晶分子排列比较整齐，但从另一个方向看，液晶分子的排列是 的。
(3)液晶的应用：液晶显示器用于电子手表、电子计算器、计算机等；利用温度改变时液晶的 会发生改变的性质来探测温度；液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用。
答案
1.(1)压缩 (2)小；流动性；快 (3）振动 (4)非晶体；晶体
2.(1)稀疏；引力 (2)相切 (3)收缩
3.(1)润湿 （2）不会；润湿 （3）分子力
4.(1)上升；下降 (2)大
5.(1)流动性；各向异性 (2)杂乱无章 (3)颜色
预习检测
1.判断正误。
(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势。 （ ）
(2)表面张力是分子力的宏观表现。 （ ）
(3)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。 （ ）
(4)水对所有固体都浸润。 （ ）
(5)毛细管插入水中，管的内径越大，管内水面升得越高。 （ ）
2.要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是 (填“浸润”或“不浸润”)的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于 的作用，不能透过空隙。
答案1.(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× 2.不浸润 表面张力
探究思考
【探究一】液体的表面张力
1.液体表面张力的成因分析
(1)分子间距离的特点：由于蒸发现象，液体表面层分子比内部分子分布得稀疏。
(2）分子力的特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力。
(3)液体表面的特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜
2.表面张力及其作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下，球形的表面积最小。例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形）。
(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。
【探究二】浸润和不浸润
1.浸润和不浸润的形成原因
(1)附着层内分子的受力情况：液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。
(2)浸润的成因：当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因：当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，表现为液体不浸润固体。
(4)浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的，与这两种物质的性质都有关系，不能单说哪一种材料浸润或不浸润。例如，水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅。
2.毛细现象的产生原因
毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，此时管内液面呈凸形，因为表面张力的作用，液体会受到向下的作用力，因而管内液面比管外低。
【探究三】液晶
1.液晶的定义
液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。
2.液晶的特点
(1)液晶具有流动性，具有液体的特点。
(2)液晶在不同方向上光学性质不同。
(3)在不同方向上液晶分子的排列情况不同。
(4)液晶受到外界影响时，物理性质会发生明显的变化。
知识梳理
随堂训练
1.固体、液体和气体是自然界中的物质常见的三种状态,下列关于固体和液体的说法正确的是( )
A.天然水晶是晶体,熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶体
B.金刚石可以制成各种不同造型的首饰,说明它没有规则的几何形状,是非晶体
C.液体相比固体具有流动性,是因为液体分子间的引力更大
D.玻璃管裂口放在火上烧熔,使尖端变圆,是利用了熔化的玻璃在表面张力作用下收缩的性质
2.用内径很小的玻璃管做成的水银气压计,其读数比实际气压( )
A.偏大 B.偏小 C.相同 D.无法判断
3.关于液体蒸发和沸腾的比较,下列哪句话是错误的( )
A.蒸发和沸腾都属汽化现象
B.蒸发能在任何温度下发生,沸腾只在一定温度下发生
C.蒸发和沸腾在任何温度下都可以发生
D.蒸发和沸腾都要吸收热量
4.洗涤剂能除去衣服上的污垢,其原因是( )
A.降低了水的表面张力,使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间
B.增加了水的表面张力,使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间
C.洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中
D.洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离衣服纤维表面
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,并在一定条件下可以相互转化,天然水晶是晶体,但熔化后再凝固的水晶就是非晶体,错误。
B.金刚石可以被切割成不同的形状,但是它具有确定的几何形状,是单晶体,错误。
C.液体相比固体具有流动性,是因为液体分子间的作用力比固体分子间的作用力小,错误。
D.玻璃管的裂口烧熔后,熔化的玻璃的表面层在表面张力作用下收缩到最小表面积,从而使裂口尖端变圆,正确。
2.答案：B
解析：因为水银不浸润玻璃,所以玻璃管中的水银呈凸形;因玻璃管很细,发生毛细现象,使水银柱下降,所以气压计的读数比实际气压小。选项B正确。
3.答案：C
解析：蒸发和沸腾都是汽化现象,都需要吸热,但沸腾只能在沸点下发生,蒸发可在任何温度下发生,且随温度的升高蒸发加剧。所以C对。
4.答案：C
解析：洗涤剂中含有能浸润污垢粒子的物质,即洗涤剂分子对污垢粒子的吸引力大于衣服分子对污垢粒子的吸引力,从而将污垢粒子吸入水中,C正确。
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