2.5 液体 课件（共60张PPT）高中物理人教版（2019）选择性必修第三册

(共60张PPT)
§2.5 液体
想一想
为什么膜会被拉得很大而不破裂？
为什么这只蜥蜴能在水上行走？
为什么叶面上的露珠总是球形的
为什么吹出的肥皂泡是球形？
为什么水黾可以
在水面上行走呢？
实验：液体表面张力实验
实验：液体表面张力实验
现象：刺破棉线左侧的薄膜，右侧的薄膜就会收缩，使棉线向右弯成弧形；刺破棉线右侧的薄膜，左侧的薄膜就会收缩，使棉线向左弯成弧形．
现象：刺破棉线圈里的肥皂膜后，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形．
周长相同时，圆面积最大。
结论：液体表面有收缩的趋势。
结论：收缩至面积最小。
现象：松手后，铁丝会向上滑动。
结论：液体表面有收缩的趋势。
表面张力
表 面 层
气 体
液体内部
表面层分子分布稀疏
分子间距 r > ro
分子间相互作用力主要表现为引力
由于蒸发现象，液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫做表面层
表面张力
F
B
A
表面层分子所受合力指向液体内部
表面层分子间的相互吸引力
液体的表面张力
本质原因
液体内部
表 面 层
气 体
表面张力
液体的表面张力
线两侧液体之间的作用力为引力
①
②
在液体表面设想一条任意直线，把液面分成两个部分
表面张力方向与液面相切，垂直于所画的线MN
液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力
思考：实验中弧形棉线所受的张力方向是怎样的？
表面张力
以上图片来源于网络
表面张力
表面张力不仅使液面收缩,而且是要收缩到最小。
思考：为什么肥皂泡、水珠是球状，而不是其他形状呢？
表面张力
表面张力会使液面收缩，使其收缩到表面积最小。
在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，故表面张力要使液滴收缩成球形。
特别提醒：表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现．
表面张力的作用
表面张力会使液面收缩，
使其收缩到表面积最小。
在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，故表面张力要使液滴收缩成球形。（周长相同时，圆面积最大）
液体的表面张力的理解
①分子分布特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏．
②分子力特点：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表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜．
④表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．
(1) 液体的表面张力的形成
液体的表面张力的理解
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．
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．
特别提醒：表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现．
（2）表面张力及其作用
思考与讨论
1、还记得《普通高中教科书物理必修第一册》中展示的“太空授课”画面吗？在空间站里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？
表面张力的作用是使液面收缩，而在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，如果完全消除重力的影响，再大的液滴也会收缩成规则的球形。
但由于重力作用，液滴会呈扁平球，因液滴越小，重力的影响越小，故液滴越小，形状就越接近球形。
思考与讨论
2、为什么那么多曲别针沉入杯中水却还没溢出？为什么水黾可以停在水面上？
表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的薄膜。
薄膜对水黾的作用力使其停在水面上
薄膜有收缩的趋势，“包裹”着水杯的杯口。
例题
例1．关于下列现象中，哪些主要是表面张力起了作用 ( )
A．小缝衣针漂浮在水面上
B．小木船漂浮在水面上
C．荷叶上的小水珠呈球形
D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流出来
例2：（多选）关于液体的表面张力，下列说法中正确的是（　　）A．表面张力是液体各部分间的相互作用B．液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力C．表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部的D．表面张力的方向总是与液面相切的
BD
ACD
思考
表面张力是出现在液体与气体过渡的液体表面层，
是液体分子之间的引力。
那么，液体和固体过渡的地方，分子间相互作用力与表面张力会有什么相似吗？
水和水银分别在毛细管中的现象
水和水银分别在毛细管中的现象
水在毛细管中上升
水银在毛细管中下降
水和水银分别在毛细管中的现象
某种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润.如：水浸润玻璃.
某种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润.如：水银不浸润玻璃.
玻璃试管中的水面
玻璃试管中的水银面
水和水银分别在毛细管中的现象
玻璃试管中的水面
玻璃试管中的水银面
浸 润:液体与固体的接触面有扩张的趋势,液体会附着在固体上
不浸润:液体与固体的接触面有收缩的趋势,液体不会附着在固体上
浸润与不浸润
防水布上的水珠（不浸润）
浸 润:液体与固体的接触面有扩张的趋势,液体会附着在固体上
不浸润:液体与固体的接触面有收缩的趋势,液体不会附着在固体上
玻璃上的水珠（浸润）
以上图片来源于网络
浸润和不浸润
把不浸润液体装在容器里，例如把水银装在玻璃容器里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面向下弯曲．
1、浸润和不浸润的现象
①浸润现象
②不浸润现象
2、浸润和不浸润现象的判断：
把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃容器里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面向上弯曲．
液体浸润固体
液体不浸润固体
浸润和不浸润
一般来说，化学性质相近的液体和固体之间可以浸润。而性质相差较大的就不浸润。
一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关。
水浸润玻璃，不浸润石蜡
水银浸润铅，不浸润玻璃
3、浸润和不浸润是相对的：
浸润与不浸润
水的浸润现象
水银的不浸润现象
固体分子
液体内部分子
附着层液体分子
①
②
引力
引力
固体
液体内部
固体
液体内部
附着层
附着层
浸润与不浸润
浸润现象
固体
液体内部
附着层
不浸润现象
固体
液体内部
附着层
①力大于②力
附着层分子间
距离变小
附着层
扩张
液面附着在固体上
分子力
为斥力
浸 润
①力小于②力
附着层分子间
距离变大
附着层
收缩
液面不附着在固体
分子力
为引力
不浸润
浸润、不浸润是由于附着层液体分子和液体内部分子分布不同而表现出来的宏观现象。
应 用
练习
练习：液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在（　　）A．液体不浸润固体的附着层
B．液体浸润固体的附着层C．所有液体的附着层
D．都不可能发生
A
毛细现象
浸润液体在毛细管里上升
不浸润液体在毛细管里下降
毛细现象：浸润液体在细管中上升,
不浸润液体在细管中下降的现象
F
F
F
F
是液体的浸润(或不浸润)现象与表面张力现象共同作用的结果。
形成凹月面
形成凸月面
毛细现象的产生原因
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，高度差越大。
当管中液体上升到一定高度时，管内高为h的液体所受重力与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。
mg
由于液体浸润管壁，液面弯曲。液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。
①液体不浸润管壁
F
F
毛细现象的产生原因
F压力差
②液体不浸润管壁
F
F
由于液体不浸润管壁，液面弯曲。液体表面张力形成向下的拉力，这个力使管中液体向下运动。
当管中液体下降到一定深度时，管内外高度差为h，管内外的压力差与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。
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，高度差越大。
毛细现象
毛细管越细，毛细现象越明显
从右到左，毛细管内径减小
应用
茎内导管
判断：
下雨时应该 ____（刨土/踩土），保护树木。
干旱时应该 ____（刨土/踩土），保护树木。
刨土
踩土
生活中的毛细现象
1、酒精灯里的酒精沿灯芯升到顶端
2、要保存地下的水分，锄松地面的土壤，破坏土壤里的毛细管；如果想把地下的水分引上来，就不仅要保持土壤里的毛细管，而且还要使它们变得更细，这时就要用磙子压紧土壤．
3、植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.
4、建筑房屋的时候，在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，防止地下的水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升，以使房屋保持干燥．
毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常见的毛细现象．在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，起着毛细管作用．
小试牛刀
1、把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是(　　)
AC
小试牛刀
2.下列关于毛细现象说法不正确的是（　　）
A．砖块吸水是毛细现象
B．毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润
C．毛细现象表现为：浸润细管的液体在细管中上升、不浸润细管的液体在细管中下降
D．自来水笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中是毛细现象
D
液晶
液体
固体
定义：许多有机物由固态向液态转化的过程中，存在着中间态液体，它具有晶体相似的性质，故称液态晶体，简称液晶。
液态晶体
液晶
构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。
液晶具有液体的流动性，但在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的
当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态
当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态
1、液晶的分子形状及分子排列特征
液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。（既不是液体，也不是晶体）
液晶
2、液晶具有光学各向异性
有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。
入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。因此，一束非偏振光射入液晶层后再射出时，由于液晶折射率的各向异性会产生两束光程不同的光。
3、在脑、肌肉和视网膜等多种人体组织中都发现了液晶结构
大脑
肌肉
视网膜
液晶
1.液晶：
2.特点：
像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的一些化合物。
①液晶具有液体的流动性．
②液晶具有晶体的光学各向异性，因而又具有晶体的某些性质。
③液晶的物理性质很容易在外界条件(如电场、压力、光照、温度)的影响下发生改变．
④液晶的外形特征：液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子．
液晶显示
扭曲持列的液晶分子具有旋光性，即光的偏振方向沿液晶的排列方向被转。
液晶
3.液晶的一般用途
液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用．
笔记本电脑的液晶显示屏
手机的液晶显示屏
小试牛刀
1．关于液晶的特点及应用正确的是（　　）
A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态
B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件
C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度
D．液晶具有稳定的微观结构
BC
小试牛刀
2.关于液晶下列说法正确的是（ ）
A．液晶是液体和晶体的混合物
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D．所有物质在一定条件下都能成为液晶
B
课堂小结
随堂练习
1.请判断“在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变”这句话对吗？
在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，前半句话是对的，但是吸收热量，分子势能在不断增加，所以内能也在增加。所以这句话错误。
小试牛刀
1.(多选)下列说法正确的是（　　）
A．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性
B．微粒越大，撞击微粒的液体分子数量越多，布朗运动越明显
C．太空中水滴成球形，是液体表面张力作用的结果
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强一定减小
AC
小试牛刀
2、如图所示，图A是一个铁丝圈，中间较松地系一根棉线；图B是浸过肥皂水的铁丝圈；图C表示用手指轻碰一下棉线的左边；图D表示棉线左边的肥皂水膜破了，棉线被拉向右边，这个实验说明了(　　)
A.物质是由大量分子组成的
B.分子间存在引力
C.组成物质的分子不停地做无规则运动
D.分子之间有空隙
B
小试牛刀
3. (多选)下面关于液体表面层的一些说法正确的是(　　)
A.液体表面张力，总是垂直于液体表面的
B.表面层分子间有引力存在的同时也有斥力，但是引力大于斥力，所以有表面张力
C.液体表面层的分子分布比液体内部都要密，是产生表面张力的原因
D.处于液体表面层的分子，比起液体内部的分子应有较大的势能
BD
小试牛刀
4、(多选)关于液晶，下列说法正确的是(　　)
A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶实际上是一种非晶体
B.液晶具有液体的流动性，是因为液晶分子尽管有序排列，但却位置无序，可自由移动
C.任何物质在任何条件下都可以存在液晶态
D.天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的
BD
小试牛刀
5.关于四幅图中现象的分析，下列说法正确的是（ ）
A.甲图中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果
B.乙图中将棉线圈中肥皂膜Q刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果
C.丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象
D.丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润现象
B
小试牛刀
6、(多选)关于液体，下列说法正确的是( 　　)
A.水银滴放到打磨干净的铅板上，水银就附着在铅板上，很难擦去，是因为附着层内分子之间的作用表现为斥力
B.液晶显示器是液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性的特点
C.毛细现象是浸润和不浸润及液体表面张力作用形成的现象，现象是否明显与液体种类和毛细管的材料有关
D.液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离小
E.水黾停在水面上受到重力和水表面张力的作用，这两个力大小相等，方向相反
ABC
小试牛刀
7．同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况。若A固体和B毛细管都很干净，则下列说法正确的是（　　）
A．A固体和B管可能是由同种材料制成的
B．A固体和B管一定不是由同种材料制成的
C．固体A的分子对液体附着层内的分子的引力比B管的分子对液体附着层内的分子的引力小些
D．固体A的分子对液体附着层内的分子的引力比B管的分子对液体附着层内的分子的引力大些
BC
想一想
1、把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝。这是什么缘故
解释：玻璃熔烧后，它的表面层面在表面张力作用下，收缩到最小面积，从而使尖端变圆。
想一想
2、在地面上，盘中较小的水银滴接近球形，较大的水银滴呈扁平形。那么，在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈什么形状
解释：处于失重状态，由于消除了重力影响，大滴水银的表面将收缩到最小面积——球形。
失重状态下的水银
想一想
解释：放在衣料上、下面的棉纸内有许多细小的孔道起着毛细管的作用，当蜡或油脂受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就会被棉纸吸掉。
3、要想把凝在衣料上的蜡去掉，可以把两层棉纸分别放在蜡迹的上画和下面，然后用斗在棉纸上来回致烫。为什么这样做可以去掉衣上的蜡
想一想
4、透过布制的伞面能看得见纱线间的缝隙，但是伞却不漏雨水，解释这种现象。
解释：因为水能浸润纱线，在其孔隙内水中形成向下弯曲的水面，弯曲水面的表面张力，承受住孔隙内水所受的重力，使得雨滴不漏下。
想一想
5、在一次小发明讨论会上，李晓冬有一个创意。他发现厨房碗里油瓶的下面总是有累乎乎的油痕迹，这是由于每次倒酱油的时侯总会有一些酱油沿着瓶口流下来所造成的。李晓冬想，只要选择恰当的材料做酱油瓶的瓶口，就能保持瓶子清洁。于是，他把酱油分别滴在不同的材料上进行试验。请你观察图9.2-14，你认为应该选择哪一种材料 请你解释李晓冬这项创意的道理。
解释：应选用对酱油不浸润的材料(即黄颜色的那种).因为用不浸润酱油的材料做瓶口，瓶口不易附着酱油。
想一想
6、把一枚衣针在手上一蹭，然后放到一张棉纸上。用手托着棉纸、放入水中。棉纸浸湿下沉，而缝衣针会停在水面。把针按下水面，针就不再浮起。试一试，并解释看到的现象。
解释：缝衣针会停在水面是由于表面张力的原因。液体跟气体接触的表面存在一个薄层叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，缝衣针才会停在水面。
把针按下水面，针就不再浮起，是由于在水中表面张力消失，针受到的浮力要小于它的重力的原因。