2-4 2-5液体的性质　液晶 液体的表面张力 学案

学案4　液体的性质　液晶
学案5　液体的表面张力
[学习目标定位]1.知道液体的性质.2.了解液晶的特点及其应用.3.知道液晶的表面张力，并能解释液体表面张力产生的原因．
1．物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动．
2．当分子间距离r>r0时，分子力表现为引力；当分子间距离r3．固体分子运动的特点是在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．
一、液体的性质
1．具有一定的体积，不易被压缩．
2．宏观物理性质上表现为各向同性．
3．没有一定的形状，具有流动性．
4．液体的扩散现象比固体进行得快．
二、液体分子的热运动
主要表现为在平衡位置附近做微小振动，但不会长时间在一个平衡位置附近振动，一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近振动．
三、液晶
液晶在力学性质上与液体相同，具有流动性，连续性，可以形成液滴．在光学性质、电学性质等方面又具有明显的各向异性，因而又具有晶体的某些性质，应用较广泛的液晶有长丝状液晶和螺旋状液晶．
四、液体的表面张力及其微观解释
1．表面张力：液体表面各部分间相互吸引的力．
2．微观解释：
(1)表面层是液体表面厚度为分子有效作用距离(数量级为10－9m)的薄层．
(2)液体内部的分子受到其他分子的斥力和引力的合力为零，表面层的分子受到其他分子的斥力和引力的合力垂直液面指向液内．
(3)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大.
一、液体的性质
[问题设计]
液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的？
答案　液体的微观结构．
[要点提炼]
1．液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子是密集排列在一起的，因而液体具有一定的体积，不易被压缩．
2．液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种小区域杂乱无章的分布，使液体在宏观上呈现出各向同性．
3．液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，但液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近振动，这就是液体具有流动性的原因．
4．由于分子在液体内部移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快．
二、液晶
[问题设计]
液晶在现代生活中扮演着重要角色，从最初的电子手表到如今的笔记本电脑、液晶电视、可视电话、……，液晶一步步地深入到我们生活的方方面面．为什么“液体”和“晶体”联系在一起了？液晶是液体吗？
答案　某些有机化学物像液体一样具有流动性、连续性，而其光学性质、电学性质与某些晶体相似，具有各向异性．液晶不是液体．
[要点提炼]
1．液晶在力学性质上与液体相同，即具有流动性、连续性．
2．液晶在光学、电学性质方面与晶体相同，即具有各向异性．
3．液晶的用途：液晶显示、液晶测温．
三、液体的表面张力
[问题设计]
(1)把一根棉线的两端系在铁丝环上，不要让棉线过紧，要使它处于略为松驰的状态．然后将铁丝环浸入肥皂液里，再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜．这时薄膜上的棉线仍是松驰的(如图1甲所示)．
用烧热的针刺破棉线某一侧的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化．
甲　　　　　乙　　　　　　丙
图1
(2)把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松驰的(如图2甲所示)．
图2
用烧热的针刺破棉线圈里的薄膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化．
以上两个实验说明了什么问题？
答案　液体之间存在相互作用力，液体表面存在表面张力．
[要点提炼]
1．表面层的特点
(1)表面层的厚度是分子力的有效作用距离，数量级为10－9m.
(2)表面层内的分子受到其他分子的作用力的合力垂直液面指向液内．
(3)分子在表面层比在液体内具有的势能大．
2．表面张力的形成原因：液体表面增大时，表面层的势能就要增大，反之则要减小．因为势能总是有减小的倾向，因此液体表面就有收缩的趋势，好像张紧的弹性薄膜一样．
一、液体的性质
例1　(单选)关于液体和固体，以下说法不正确的是(　　)
A．液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强
B．液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的
C．液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置
D．液体的扩散比固体的扩散快
解析　液体具有一定的体积，是液体分子密集在一起的缘故，但液体分子间的相互作用不像固体分子间那样强，所以B是正确的，A是错误的；液体具有流动性的原因是液体分子热运动的平衡位置不固定，液体分子可以在液体中移动．也正是因为液体分子在液体里移动比固体容易，所以其扩散比固体的扩散快，C、D都是正确的．
答案　A
二、液晶
例2　(双选)关于液晶的分子排列，下列说法正确的是(　　)
A．液晶分子在特定方向排列整齐
B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化
C．液晶分子的排列整齐且稳定
D．液晶的物理性质稳定
解析　液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故选项A正确；液晶分子排列不稳定，外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，故选项B正确，选项C错误；液晶的物理性质不稳定，例如：有一种液晶，在外加电压的影响下，会由透明状态变成浑浊状态，去掉电压，又恢复透明状态，故选项D错误．
答案　AB
三、液体的表面引力
例3　(单选)如图3所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破，线的形状将变成下列图中的(　　)
图3
　　
解析　由于液体表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，故C正确．
答案　C
液体
1．(液体的性质)(双选)以下关于液体的说法正确的是(　　)
A．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看成是黏性极大的液体
B．液体的物理性质一般表现为各向同性
C．液体的密度总是小于固体的密度
D．所有的金属在常温下都是固体
解析　由液体的微观结构知选项A、B正确；有些液体的密度大于固体的密度，例如汞的密度就大于铁、铜等固体的密度，故选项C错误；金属汞在常温下就是液体，故选项D错误．
答案　AB
2．(液晶)(双选)关于液晶的特点及应用，以下说法正确的是(　　)
A．所有固态向液态转化时，中间态液体称为液晶
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．液晶的物理性质稳定
答案　BC
3．(液体的表面张力)(双选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有(　　)
A．水黾可以停在水面上
B．叶面上的露珠呈球形
C．滴入水中的红墨水很快散开
D．悬浮在水中的花粉做无规则运动
答案　AB
解析　由于表面张力的作用，水的表面层分子间表现为引力，使表面形成了弹性膜，使水黾可以停在水面上；由于表面张力的作用，使水表面层有收缩到表面积最小的趋势，因此叶面上的露珠呈球形，A、B均正确．滴入水中的红墨水很快散开和悬浮在水中的花粉做无规则运动，均说明水分子做无规则运动，与表面张力无关，所以C、D均错误．
4．(液体的表面张力)(双选)液体表面具有收缩趋势的原因是(　　)
A．液体可以流动
B．液体表面层的分子势能小于液体内部分子势能
C．液体表面层的分子势能大于液体内部分子势能
D．液体表面层的分子势能有减小的趋势
答案　CD
题组一　液体的性质
1．(双选)关于液体的特点，下列描述正确的是(　　)
A．每一个液体分子都没有固定的位置，液体分子的平衡位置时刻变动
B．液体蒸发，是因为某些动能较大的分子克服其他分子的作用力的缘故
C．液体变成固体(凝固)时体积一定减小
D．液体跟其他固体一样，也是热胀冷缩的
答案　AB
解析　液体易流动，是因为液体分子没有固定的平衡位置；液体蒸发，是由于那些动能较大的分子挣脱其他分子的作用力而成为自由分子，故A、B正确；以水为反例可以说明C、D不正确．
题组二　液晶
2．(双选)关于液晶，下列说法中正确的有(　　)
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质随温度的变化而变化
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
答案　CD
解析　液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质；温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质．
3．(单选)下列说法正确的是(　　)
A．液晶的结构与晶体的结构相同
B．液晶的结构与液体的结构相同
C．液晶的结构与非晶体的结构相同
D．液晶在某些性质上与晶体相同，在某些性质上又与液体相同
答案　D
解析　液晶的结构既不同于晶体的结构，也不同于液体的结构和非晶体的结构，故A、B、C错误．液晶在力学性质上与液体相同，具有流动性、连续性，可以形成液滴，在光学性质、电学性质等方面又具有明显的各向异性，因而又具有晶体的某些性质，所以D正确．
4．(单选)下列关于液晶的说法中正确的是(　　)
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
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
答案　B
解析　液晶是某些特殊的有机化学物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上分子排列杂乱．液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错，选项B正确．
题组三　液体的表面张力
5．(双选)关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)
A．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
B．液体表面层分子的分子力表现为引力
C．不论是水还是水银，表面张力都会使表面收缩
D．表面张力的方向与液面垂直
答案　BC
解析　液体表面层分子较液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的作用使液面具有收缩的趋势，其方向沿液面的切线方向与分界线垂直．表面张力是液体表面分子间的作用力．故选项B、C正确，选项A、D错误．
6．(单选)处在液体表面层中的分子与液体内部的分子相比有(　　)
A．较小的势能B．较大的势能
C．相同的势能D．较大的动能
答案　B
7．(双选)下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的(　　)
A．两滴水银相接触，会立即合并到一起
B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形
C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿
D．树叶漂浮在水面上
答案　AB
解析　用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张力造成的，故C错．树叶由于受到浮力作用漂浮在水面上，D错．
8．(单选)肥皂泡内气体的压强p与外界大气压强p0相比较应是(　　)
A．p>p0B．pC．p＝p0D．不能确定
答案　A
解析　肥皂泡在表面张力作用下，会对内部气体产生附加压强，因此p>p0.
题组四　综合应用
9．(单选)在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸于液体中，此时天平平衡，如图1所示．现将左端液体下移，使铁丝刚刚露出液面，则(　　)
图1
A．天平仍然平衡
B．由于铁丝离开液面沾上液体，重量增加而使天平平衡被破坏，左端下降
C．由于铁丝刚离开液面时，和液面间生成一层液膜，此液膜的表面张力使天平左端下降
D．以上说法都不对
答案　C
解析　由于铁丝刚离开液面时，和液面间形成一层液膜，此液膜的表面张力使铁丝受到向下的作用力，所以天平左端下降．
10．在培养皿内注入清水，让两根细木杆相互平行地浮在水面上，然后在细木杆之间轻轻地滴几滴酒精，细木杆会“自动”散开．请你解释这一现象．
答案　漂浮在水面上的细木杆，原来两边受到大小相等、方向相反的表面张力作用而处于平衡状态，滴入酒精后，细木杆之间液体的表面张力减小，使得内侧的表面张力比外侧的表面张力小，细木杆就被“拉”开了．
图2
11．如图2所示，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油的密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？
答案　滴入混合液中的橄榄油滴，受到竖直向下的重力和液体对它竖直向上的浮力作用．由于油的密度与混合液的密度相同，使得油滴处于平衡状态．油滴在表面张力的作用下，有使表面收缩到最小的趋势，因为在同体积的几何体中，球的表面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液中．