3.2 毛细现象 教案 (2)

第2节
毛细现象
教案
●课标要求
知识与技能
1.了解液体的浸润和不浸润现象以及毛细现象．2.了解液晶的微观结构，知道液晶既有液体的流动性又有晶体的某些各向异性．3.了解液晶具有的物理特性及应用．
过程与方法
1.了解有关浸润、不浸润、毛细现象的生活实例．2.了解液晶在生产、生活、科研等领域的广泛应用．
情感、态度与价值观
体会科学技术对人类生活和社会发展的影响.
●课标解读
1．认识浸润和不浸润现象，了解其产生原因．
2．认识毛细现象，了解毛细现象产生的原因．
3．了解浸润和不浸润现象、毛细现象在实际中的应用和防止．
4．了解液晶的微观结构、主要性质及其在显示技术中的应用．
●教学地位
从观察浸润与不浸润现象和毛细现象，进而认识附着层分子间的微观特性及其现象的产生原因，这样从分子动理论的角度认识了液体与气体、液体与固体接触的薄层所表现出的某些现象的本质．通过对液晶的学习可加深对液体和晶体的巩固．本节知识虽不是高考的重点，但与我们的生活紧密相连.
●新课导入建议
本节应从学生观察、实验入手，如①将洁净的玻璃片和石蜡块分别浸入水中，然后拿出来观察水在玻璃片和石蜡块上的附着情况．②将几根内径不同的细玻璃管插入水中，观察实验现象．以引出本节内容浸润、不浸润、毛细现象．
●教学流程设计
步骤1：导入新课，本节教学地位分析 步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式 除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路



课　标　解　读
重　点　难　点
1.知道什么是浸润和不浸润现象，能用浸润和不浸润原理解释生活中常见的现象．2.知道附着层的特点，懂得浸润和不浸润现象产生的原因．3.知道毛细现象，能用毛细现象解释生活中常见的现象．4.初步了解液晶的微观结构，了解液晶具有的物理特征，知道液晶的一般用途.
1.理解浸润和不浸润现象产生的原因．(重点)
2.理解毛细现象产生的原因．(重、难点)3.掌握液晶的特点．(重点)4.用毛细现象解释一些生产和生活中的现象．(难点)
浸润与不浸润
1.基本知识
(1)定义
①浸润：液体附着在固体表面上的现象．
②不浸润：液体不附着在固体表面上的现象．
(2)产生的原因
①三个相关概念
a．附着层：当液体跟固体接触时，在接触处形成的液体薄层．
b．内聚力：附着层中的液体分子受到的液体内部分子的吸引力．
c．附着力：附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力．
②产生原因分析：由于内聚力与附着力的大小不同
a．当内聚力大于附着力时，液体不浸润固体．
b．当内聚力小于附着力时，液体浸润固体．
2．思考判断
(1)水是浸润液体，水银是不浸润液体．(×)
(2)在内径小的容器里，如果液体能浸润器壁，液面呈凸形．(×)
(3)如果固体分子对液体分子间的引力比较弱，就会形成不浸润现象．(√)
毛细现象
1.基本知识
(1)定义
浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象．
(2)毛细管
能够发生毛细现象的管．
(3)特点
水在玻璃管中会出现凹形弯月面；水银在玻璃管中则会出现凸形弯月面．且管的内径越小，前者水面越高，后者水银面越低．
2．思考判断
(1)毛细现象只指浸润液体在细管里上升的现象．(×)
(2)管内径越小，毛细现象越明显．(√)
(3)建筑房屋时地基上铺一层油毡是毛细现象的防止．(√)
3．探究交流
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面和下面，然后用热熨斗在棉纸上来回熨烫．为什么这样做可以去掉衣料上的蜡呢？
【提示】　放在衣料上、下面的棉纸内有许多细小的孔起着毛细管的作用，当蜡受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就会被棉纸吸掉.
液晶
1.基本知识
(1)定义
既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向异性特点的流体．
(2)分类
向列型、胆甾型、近晶型．
(3)性质
外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等．都可以改变液晶的光学性质．
(4)应用
①液晶显示器．
②液晶测温．
2．思考判断
(1)液晶是液体和晶体的混合物．(×)
(2)液晶分子在特定方向排列比较整齐．(√)
(3)电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光．(×)
3．探究交流
液晶显示的基本原理是什么？
【提示】　向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明．控制电压，就可以控制光线能否穿过液晶．
浸润和不浸润产生的原因
【问题导思】　
1．什么是附着层？
2．形成浸润与不浸润的原因是什么？
3．浸润与不浸润的微观解释？
1．附着层
液体跟固体接触处形成的液体薄层．
2．液体能否浸润固体由内聚力和附着力大小决定
(1)内聚力大于附着力．附着层的分子比液体内部稀疏，附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，此时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润．
(2)内聚力小于附着力．附着层中的分子比液体内部更密，附着层中出现液体相互推斥的力，此时跟固体接触的液面有扩展的趋势，形成浸润．
3．微观解释
当液体与固体接触时，附着层中的液体分子受固体分子的吸引比内部液体分子弱，结果附着层中的液体分子比其内部稀疏，这时在附着层中就出现跟表面张力相似的收缩力，使跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，因而形成不浸润现象．
相反，如果受到固体分子的吸引相对强，附着层里的分子就比液体内部更密，在附着层里就出现液体分子互相排斥的力，这时跟固体接触的表面有扩展的趋势，从而形成浸润现象．总之，浸润和不浸润现象是分子力作用的宏观表现．
　
1．浸润和不浸润现象是分子力作用的表现．
2．液体能否浸润固体，取决于两者的性质，而不单纯由液体或固体单方面性质决定．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润锌．
　(2013·泰安高二检测)以下各种说法中正确的是(　　)
A．因为水银滴在玻璃板上成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体
B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同决定的
C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散
D．当A液体和B固体接触时，发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键取决于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些
【审题指导】　浸润与不浸润是由液体和固体共同决定的．液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸润固体附着层面积要收缩．产生的条件是固体分子和液体内部分子对附着层分子的吸引力关系，由此可加以分析判断．
【解析】　水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错，B正确．在处于完全失重状态的人造卫星上，如果液体浸润其器壁，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必须盖紧，C正确．D选项正确说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理．
【答案】　BCD
某种液体是否为浸润液体，并不完全取决于自身，而是由液体和固体的性质共同决定，因此，不要由某一特例就确定是浸润或不浸润
1．玻璃上不附着水银，发生这种不浸润现象的原因是(　　)
A．水银具有流动性
B．玻璃表面光滑
C．水银与玻璃接触时，附着层里水银分子受到玻璃分子的引力较弱
D．水银与玻璃接触时，附着层里的分子比水银内部稀疏
【解析】　发生不浸润现象的原因是附着层里的分子受固体分子的引力较小，使附着层里的液体分子比液体内部稀疏，附着层里的液体分子间表现为引力．附着层在引力作用下收缩，从而出现不浸润现象．故A、B错，C、D正确．
【答案】　CD
毛细现象的理解
【问题导思】　
1．什么是毛细现象？
2．毛细现象产生的原因是什么？
1．毛细现象
浸润液体在毛细管里上升后，形成凹月面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面的现象．
2．毛细现象产生的原因
图3－2－1
浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形．液体表面就像一张张紧了的凹形的弹性薄膜，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用(如图3－2－1所示)，于是管内液体上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体才停止上升，稳定在一定的高度．不浸润液体在毛细管里下降则是由于表面张力的收缩作用总是力图使凸形表面的面积减小，对表面下的液体产生向下的作用导致的(如图3－2－2所示)．
图3－2－2
　
毛细现象是浸润和不浸润与表面张力共同作用的结果，仍是分子间存在相互作用的体现．
　(2013·济南检测)把极细的玻璃管插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是(　　)
【审题指导】　根据浸润、不浸润与毛细现象的概念分析判断．
【解析】　因为水能浸润玻璃，里外都应浸润，所以【答案】　AC
毛细现象问题的分析
1．成因：由于液体对毛细管材料表现出浸润或不浸润现象，导致液体在毛细管中上升或下降．
2．现象：浸润时液面上升，不浸润时液面下降．
3．影响因素：液面在毛细管中上升或下降的高度与液体和固体的材料有关，也和毛细管的粗细有关．
2．下列现象中与毛细现象有关的是(　　)
A．砖块吸水
B．毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润
C．洗净的衣服在太阳下被晒干
D．自来水笔从墨水瓶里把墨水吸入笔中
【解析】　砖块、毛巾、棉花、木材、粉笔等物体内部有许多细小的孔道，可起到毛细管的作用，水会在这些细小的管道中上升，A、B正确．洗净的衣服在太阳下被晒干，这是蒸发现象，C错．自来水笔是靠大气压强把墨水吸入笔中的，故D错．
【答案】　AB
液晶及其应用
【问题导思】　
1．液晶具有各向异性、流动性的原因？
2．液晶的主要应用有哪些？
1．液晶的主要性质
(1)液晶具有晶体的各向异性的特点
原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向．
(2)液晶具有液体的流动性
原因是从另一方向看液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性．
(3)液晶分子的排列特点
液晶分子的排列特点是从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的．
(4)液晶的物理性质情况
液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度)下发生改变．
2．液晶的主要应用
(1)向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明．利用向列型液晶的这种性质可以制成各种液晶显示器．
(2)胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色．随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1
℃的温差内就可以显出整个色谱．利用液晶的这种温度效应可以探测温度．
　
液晶既具有液体的特点，也具有晶体的特点，但它不是液体，也不是晶体，它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体．
　关于液晶，下列说法中正确的是(　　)
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
【审题指导】　(1)根据液晶的微观结构，判定液晶的性质．
(2)注意液晶的不稳定性，在外界环境变化时，其某些性质会发生变化．
【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，选项A、B错误；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，选项C、D正确．
【答案】　CD
液晶态是一种介于液态和固态的中间态，不要从名称上判断液晶是一种晶体
3．下列叙述中正确的是(　　)
A．棒状分子、碟状分子和平板分子的物质呈液晶态
B．利用液晶在外加电压变化时由透明变浑浊可制作电子表、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．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点
【解析】　通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是所有的都能呈液晶态，故A错．
【答案】　BCD
综合解题方略——毛细现象的解释
　　
图3－2－3
　在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，一个是弯的，如图3－2－3所示，水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高，那么弯管中的水将(　　)
A．会不断地流出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．无法判断会不会流出
【审题指导】　(1)当玻璃管开口端向上时，浸润液体的液面下凹．
(2)而当开口端向下时，浸润液体的液面上凹，由于液体表面张力的作用，使液面不倒流．
【规范解答】　在竖直玻璃管中，由于表面张力作用，水沿毛细管上升，至开口端向下时，水的液面上凹，由于表面张力的作用，使水面有收缩作用，而不会倒流，更不会流出．其实本题中管子是两端开口的，所以与大气压强无关．
【答案】　B
浸润液体沿细管上升，不浸润液体沿细管下降，都是附着层分子和表面层分子共同作用的结果．以水在细管内上升为例：
1．由于附着层的分子斥力，使水沿管壁上升，液面弯曲．
2．液面弯曲后，表面积增大，液体的表面张力作用使液面收缩，带着表面层下的水柱上升———力图拉平弯月面．
3．液体上升后，因附着层的分子斥力，又使水沿管壁上升，引起液面弯曲，增大表面积．
4．表面张力的收缩作用，又使液体上升，减小表面积．
5．当表面张力向上的拉引作用跟管内升高液柱所受的重力相等时，液面处于一个相对稳定的状态，使水在毛细管内上升到一定的高度．
【备课资源】(教师用书独具)
毛细现象与植物饮水
毛细现象在生物学中有广泛的应用，如锄松土壤以破坏土壤的毛细管，减少表面水分的蒸发等．将毛细管中的毛细现象(图教3－2－1)与植物体内的毛细现象(图教3－2－2)进行对比，可以初步了解物理学与生物学的综合应用的意义．
毛细管中水面高于粗管中水面
图教3－2－1
植物茎中的毛细现象
图教3－2－2
1．根和茎的毛细现象
根是维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分．由主根及其许多侧根构成根系．主要的功能是为了固着植物体和支持地上部分，并从土壤中吸收水和溶于水中的无机养料，亦有运输、储存和合成某些有机物质的功能，并能向外分泌代谢物质．根尖表皮细胞向外突出的毛状物称为根毛，是根吸收水分和无机盐的主要部分．
由于根的上述功能，在演示“植物喝水”时，一般用有根的凤仙花进行喝水实验；将凤仙花插入有红墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用棉花堵塞，以减少蒸发．静置十多个小时后，首先观察液面的下降．为了说明植物喝水会导致液面下降，可以进行对照实验，几只杯子的水同样多，水面滴入同样多的植物油，并都用棉花塞住瓶口，经过同样长的时间后，插有凤仙花的瓶子水面下降更明显．还可观察凤仙花的叶子和茎，剪断或揭去表皮，可以看到红色墨水已沿茎的表皮上升．
事实上，直接用茎来做实验，同样可以看到红色墨水上升的现象．茎是维管植物由胚芽发育而来的体轴部分．其主要功能是输导及支持．如果我们将蚕豆、油菜、葱、柳枝、松树或菊花的茎等插入到红色水中，几个小时后，就可以在茎的表皮下观察到水的上升现象，在花瓣和叶脉上也可见红色．
2．植物的蒸腾作用
植物体能通过根、茎输送水分，主要是因为根床(地下水的压力)、毛细现象和蒸腾作用．大气压互相抵消，故其不是主要原因．
蒸腾作用主要是由叶下表面的气孔产生．将密闭的塑料袋扎在植物的树叶上，在阳光下很快就会有大量水珠在塑料袋内形成．这一作用导致植物要不断地从根茎中输送水分.