3.1 液体的表面张力 课件 (2)

课件34张PPT。第1节 液体的表面张力1.知道液体表面存在表面张力现象.
2.能用分子动理论的观点解释液体表面的微观结构，从而解释表面张力产生的原因. 重点：1.理解液体的表面张力.
2.用表面张力分析相关现象.
难点：运用分子动理论的观点解释表面张力产生的原因.一、液体表面的收缩趋势
1.实验：回形针、硬币漂浮在水面上
(1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬
币的水面_________，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲
一样.
(2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了_____的支持力.稍有弯曲向上2.实验：观察肥皂膜的变化
(1)现象
①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍_____.
②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜
使棉线张紧，形成_____.
(2)结论：液体的表面都类似于张紧的弹性薄膜，具有_____的
趋势.
3.实验结论：液体表面有一种_____的趋势.正是这种_____的
趋势使露珠、乳滴等变为球形.拉回圆形收缩收缩收缩【想一想】小木船漂浮在水面上是由水面的收缩趋势引起的吗？
提示：不是.小木船漂浮在水面上是由小木船受到了水对船的浮力引起的，而不是由水面的收缩趋势引起的.二、表面张力及其微观解释
1.表面层
(1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个_____.
(2)特点：表面层分子的分布比液体内部_____.
2.表面张力
(1)定义：液体表面各部分间相互_____的力.
(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可
能___的面积.而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表
面积_____.因此小水珠、小露珠等都呈现_____.若露珠过大，
重力影响不能忽略,则呈_______.在完全失重环境下，可形成标
准的球形.薄层稀疏吸引小最小椭球形球形【判一判】
(1)小孩用细管蘸肥皂水，吹出球形的肥皂泡是因表面张力所致. ( )
(2)缝衣针漂浮在水面上是因表面张力所致. ( )
(3)注满氢气的彩色气球飘向空中是因表面张力所致. ( )
提示：(1)吹出球形的肥皂泡是由于表面张力的作用使肥皂泡呈球形，(1)正确.
(2)缝衣针漂浮于水面上是由于表面张力使水面像张紧的橡皮膜，支撑住缝衣针，(2)正确.
(3)注满氢气的彩色气球飘向空中是由于受到空气的浮力作用，(3)错误. 正确理解液体的表面张力
【探究导引】
如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分.若将肥皂膜的a部分用热针刺破，思考以下问题：(1)棉线的形状应当是怎样的？
(2)液体的表面张力是怎样形成的？
(3)液体的表面张力的大小与哪些因素有关？【要点整合】
1.液体表面张力的形成
(1)分子分布特点：由于蒸发现象，表面层分子的分布比液体内部稀疏，即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大.
(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)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.所以说表面张力是表面层分子力作用的结果.(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.如图所示.2.表面张力的作用
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.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，在失重条件下才呈标准球形.
3.表面张力的大小
除了跟分界线长度有关外，还跟液体的性质和温度有关.一般情况下，温度越高，表面张力就越小.液体中溶有杂质时，表面张力变小，液体的密度越大，表面张力越大.【特别提醒】表面张力不是指个别分子间的相互引力，而是表面层中大量分子间的引力的宏观表现.凡液体与气体接触的表面都存在表面张力.【典例1】下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是( )
A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面的张力作用
B.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C.缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果
D.喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果【思路点拨】要正确区分表面张力和液面弹力、浮力等的不同；要注意结合平衡条件，求解液面上的平衡问题；要熟悉表面张力的大小和特点并能解释一些现象.【规范解答】选A、D.仔细观察可以发现，小昆虫在水面上停留或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样.因此，这是液体的表面张力在起作用.浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A选项正确，C选项错误.小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，因此，B选项错误.喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且又处于失重状态，因而形成球状水珠(体积一定的情况下球形表面积最小，表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D选项正确.故选A、D.【总结提升】表面张力问题的分析方法
(1)产生条件：存在液体与空气相接触的表面.
(2)产生原因：表面层中液体分子之间距离较大，整体表现为引力，形成各部分相互吸引的特点.
(3)现象：有使液体的表面收缩到最小的趋势.【变式训练】(2012·宁波高二检测)如图甲所示，金属框架的A、B间系一棉线圈，先使金属框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破后，线的形状将如图乙中的( )
【解析】选C.刺破P肥皂膜时，下方的薄膜就会收缩，使棉线向下弯成弧形；刺破Q肥皂膜后，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形，因周长一定时圆形的面积最大，故选项C正确，A、B、D错误.【变式备选】关于表面张力，下列说法中正确的是( )
A.表面张力就是分子力
B.水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡
C.表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关
D.液体表面好像张紧的橡皮膜，具有收缩的趋势
【解析】选C、D.表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力，故A错误；缝衣针在水面上静止是因为液膜对其弹力与重力平衡，B错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D两项正确. 液体内部和表面层分子的分布特点
【探究导引】
液体跟气体接触的表面存在一个薄层叫表面层，液体的表面具有收缩的趋势是由液体表面层中的分子分布特点决定的.思考以下问题：
(1)液体表面层中的分子分布有何特点？
(2)液体的表面张力形成的原因是什么？【要点整合】
1.液体内部分子的运动特点
在液体内部，每个分子周围有许多分子.当某个分子从平衡位置向某一方向运动时，它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引，另一方面又要受到所靠拢的那个方向的分子的排斥.引力和斥力的数量级相同,通常可认为其大小相等.因此，液体内部分子只能在平衡位置附近振动，分子间距等于r0.2.液体表面分子的分布
液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸气分子对它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为蒸气分子，结果造成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子间的距离就比较大(r>r0).【特别提醒】
(1)在液体内部，不同深度分子的密集程度不同，分子间的引力与斥力大小相近.
(2)在液体的表面层分子间整体表现为引力，这是表面张力产生的原因.【典例2】(2012·抚州高二检测)关于液体表面的收缩趋势，正确的说法是( )
A.因为液体表面分子的分布比内部密集，所以有收缩趋势
B.液体表面分子的分布和内部相同，所以有收缩趋势
C.因为液体表面分子的分布比内部稀疏，所以有收缩趋势
D.液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：
【规范解答】选C.液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏.在液体内部分子间的距离是r=r0,分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零.在表面层，分子间的距离是r＞r0.分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B错误，C正确；表面层上方的气体分子对液体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故D错误.【变式训练】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.表面张力是液体表面各部分之间的相互吸引力
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【解析】选B、C.由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以表面层分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面层的相邻部分之间相互吸引，产生的吸引力即为表面张力；表面张力使液体表面有收缩的趋势；表面张力处于液体表面，而不是与液面垂直.故B、C正确.【温馨提示】液体表面张力的产生原因是高考命题的热点，深刻理解表面层的特点和分子力的相关知识是求解这类问题的基础.【典例】下列叙述中正确的是( )
A.液体表面张力随温度升高而增大
B.液体尽可能地收缩它们的表面积
C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
D.液体表面层的分子分布要比液体内部的分子分布紧密些【思路点拨】液体表面层分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，分子势能增大，表面张力随分子间距离的增大而减小.
【规范解答】选B、C.这是有关液体表面层分子相互作用的问题，由于液体的表面层和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏.这样分子间就表现为引力了，即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势.随温度的升高，表面层分子距离增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小，而在液体内部，分子间的引力基本等于斥力，当r＝r0时，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以液体表面的分子势能比液体内部的分子势能大，故选B、C.表面张力与弹力、浮力的差异
(1)表面张力仅是产生向上的力的原因，表面张力不是向上的力，是表面各部分相互吸引的力.
(2)液体表面施加的向上的力属弹力范畴，是由表面要恢复形变引起的(恢复形变的力源于表面张力)，不同于浮力；浮力是浸入液体中的物体上、下表面的压强差产生的.【案例展示】将一枚硬币轻轻地平放在水面上，可以不下沉，此时与硬币重力相平衡的力是( )
A.水面的支持力
B.水的表面张力
C.水的浮力和表面张力的合力
D.水的浮力和空气浮力的合力
【规范解答】选A.硬币受到重力和水面给予的支持力作用而平衡，表面张力是水面上各部分水之间的作用力的合力，而不是硬币受到的力；当然支持力的产生是由于水的表面张力.硬币并没有浸入水中，故不受浮力作用. 【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：误认为表面张力作用在硬币上，实际上表面张力是水面上各部分水之间的作用力的合力 将表面张力产生的原因和浮力产生的原因相混淆，误认为硬币能漂浮在水面上就应当受到水的浮力，而实际上硬币并未浸入水中，应当不受浮力 没有注意到表面张力的存在，受思维定势的影响，误认为硬币受到水的浮力和空气浮力，实际上空气的浮力非常小，可以忽略不计