第2节 表面张力和毛细现象
[教材链接] 1.(1)薄层 (2)稀疏 引力
2.(1)引力 (3)最小
[物理观念] 1.因为表面张力的作用,液体表面总有要收缩到表面积最小的趋势,在完全失重的环境下,液滴能收缩成标准的球形.
2.由玻璃熔化变成液体后,其表面受到表面张力的作用,使表面收缩,玻璃管尖端变钝.
3.不同.小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用.小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果.
例1 B [解析] 液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子力表现为引力,从而产生表面张力,B正确,A错误;液体表面层分子间既有引力又有斥力,但引力大于斥力,从而表现为引力,C错误;液体表面张力的方向总是跟液面相切,D错误.
例2 BD [解析] 露珠呈球形,这是液体表面张力作用的结果,A错误;液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子力表现为引力,从而产生表面张力,B正确;水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力的作用,C错误;表面张力产生在液体表面层,它的方向与液面相切,D正确.
[教材链接] 1.(1)①附着 ②附着 (2)①大于 ②大于
2.(1)上升 下降 (3)①凹 上 ②凸 下
[物理观念] 1.不可以.一种液体是否浸润某种固体,与这两种物质的性质都有关系,例如:水银不浸润玻璃,但浸润铅;水浸润玻璃,但不浸润石蜡.
2.把地表土壤锄松,破坏了土壤表层的毛细管,地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉.
3.因为放在衣料上的吸附性极好的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,它们就被纸吸掉了.
例3 B [解析] 在空间站水滴仍受重力作用,只是重力用来提供向心力,处于失重状态,故A错误;由题意,拧出的水形成一层水膜,附着在手上,像手套一样,说明水在手表面有扩展趋势,说明水和手发生浸润现象,且重力影响很小,故B正确,C错误;液体水在手表面有扩展趋势,而不是收缩趋势,故不是因为水的表面张力变大的缘故,故D错误.
例4 AD [解析] 浸润液体在细管中上升以及不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象,管子越细,现象越明显,故A、D正确,B、C错误.
[教材链接] 1.流动性 2.排列 光学
例5 CD [解析] 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,故A错误;液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,故C正确,B错误;液晶显示器就是利用液晶对光具有各向异性的特点,故D正确.
随堂巩固
1.B [解析] 钢针受到水的表面张力作用,与所受重力平衡,浮在水面上,A正确;船只在水的浮力作用下浮在水面上,与表面张力无关,B错误;太空飞船中自由漂浮的水滴在表面张力作用下使表面积收缩到最小,即呈球形,C正确;由于雨水表面存在表面张力,虽然布伞布料有缝隙,但不漏雨水,D正确.
2.C [解析] 浸润液体在管内液面呈凹形,液体的表面张力形成向上的拉力,因而浸润液体在管内上升,不浸润液体在管内液面呈凸形,液体的表面张力形成向下的拉力,因而不浸润液体在管内下降,A、B正确;在建筑房屋时,在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,是因为水对油和沥青不浸润,会阻止地下水上升,C错误;土壤里有很多的毛细管,地下水可以沿着它们上升到地面,如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏这些毛细管,以减少毛细现象的发生,D正确.
3.AC [解析] 液晶并不是指液体和晶体的混合物,是一种特殊的物质,液晶像液体一样具有流动性,液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故A错误,B正确;不是所有的物质都有液晶态,故C错误;笔记本电脑的彩色显示器,是因为在液晶中掺入了少量多色性染料,液晶中电场强度不同时,它对不同色光的吸收强度不一样,所以显示出各种颜色,D正确.
4.见解析
[解析] 因水和筷子是浸润的,当两根筷子之间的距离很小时,由于毛细现象使得两根筷子之间的水面会沿着筷子上升,并且距离越小,水面升高的高度越大.第2节 表面张力和毛细现象
学习任务一 表面张力
[教材链接] 阅读教材“表面张力”相关内容,完成下列填空:
1.表面层
(1)定义:液体与气体接触的表面存在一个 .
(2)特点:表面层分子的分布比液体内部 ,分子间的距离略大于分子力平衡的距离,分子间的作用力表现为 .
2.表面张力
(1)定义:液体表面各部分间的相互 称为表面张力.
(2)表面张力的方向与液面相切,垂直于分界线.
(3)作用效果:因为表面张力的作用,液体表面总有要收缩到表面积 的趋势.
[物理观念]
1.2013年我国航天员相互配合进行太空授课时,其中的水球是球形,试解释其原因.
2.把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端就会变钝(如图).这是什么缘故
3.小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗
例1 下列关于液体表面张力的说法中,正确的是 ( )
A.液体表面张力的存在,使得表面层内分子的分布比内部要密集些
B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子力表现为引力,产生表面张力
C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因
D.液体表面张力的方向指向液体内部,使液体表面有收缩趋势
[反思感悟]
例2 (多选)[2024·三明期末] 如图所示是关于液体表面张力的几幅图,下列说法正确的有 ( )
A.甲图中,露珠呈球形,这是地球引力作用的结果
B.乙图中,液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,产生表面张力
C.丙图中,水黾可以停在水面上,是由于水的浮力作用
D.丁图中,液体表面张力的方向与液面相切
[反思感悟]
【要点总结】
1.液体的性质
(1)具有一定的体积,不易被压缩.
(2)没有一定的形状,具有流动性.
(3)在物理性质上表现为各向同性.
2.液体的微观结构的特点
(1)液体中的分子跟固体一样是密集排列在一起的,分子间距比固体稍大.
(2)液体分子间的相互作用力比固体分子间的相互作用力要小.
(3)液体分子的热运动的特点表现为振动与移动相结合.
(4)非晶体的微观结构跟液体非常相似.
3.液体的表面张力
(1)表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现.由于表面层内分子比较稀疏,分子间的作用力表现为引力,作用是使液体表面绷紧.
(2)方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图所示.
(3)作用效果: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.
学习任务二 浸润与不浸润 毛细现象
[教材链接] 阅读教材“浸润与不浸润 毛细现象”相关内容,完成下列填空:
1.浸润和不浸润
(1)定义
①浸润:液体润湿某种固体并 在该固体表面上的现象称为浸润.
②不浸润:液体不润湿某种固体,也不
在该固体表面上的现象称为不浸润.
(2)产生原因
①内聚力 附着力,这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势,形成不浸润现象.
②附着力 内聚力,这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势,形成浸润现象.
2.毛细现象
(1)毛细现象:浸润液体在细管里 的现象和不浸润液体在细管里 的现象,称为毛细现象.
(2)毛细管:能发生毛细现象的管称为毛细管.
(3)产生原因
①浸润液体与毛细管内壁接触时,液体表面弯曲,呈 形.表面张力形成向 的作用力,使管内液体上升.
②不浸润液体与毛细管内壁接触时,液体表面弯曲,呈 形.表面张力形成向 的作用力,使管内液体下降.
[物理观念]
1.从上述实验可以看出水浸润玻璃,是否可以说水一定是浸润液体
2.如图所示,在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分,你知道这是为什么吗
3.要想把凝固在衣料上的蜡迹去掉,可以把两层棉纸分别放在蜡迹处衣服的上面和下面,然后用热熨斗在棉纸上来回烫熨.这样做为什么可以去掉衣料上的蜡迹
例3 [2024·山东济南期中] 2022年3月23日,“天宫课堂”第二课开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课,其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾,拧出的水形成一层水膜,附着在手上,像手套一样,晃动也不会掉.关于形成这种现象的原因,下列说法正确的是 ( )
A.在空间站水滴不受重力
B.水和手发生浸润现象,且重力影响很小
C.水和手发生不浸润现象,且重力影响很小
D.在空间站中水的表面张力变大,使得水“粘”在手上
[反思感悟]
例4 (多选)水对玻璃是浸润液体,而水银对玻璃是不浸润液体,水和水银在毛细管中将产生上升或下降的现象,现把不同粗细的三根毛细管分别插入水和水银中,如图所示,正确的现象应是 ( )
A B
C D
[反思感悟]
【要点总结】
1.浸润和不浸润的成因:当液体和与之接触的固体间的相互作用比液体分子之间的相互作用强时,液体能够浸润固体;反之,液体不浸润固体.
2.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,因为液体的表面张力的作用,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,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的力,因而管内液面比管外低.
学习任务三 液晶
[教材链接] 阅读教材“液晶”相关内容,完成下列填空:
1.定义
既具有像液体那样的 和连续性,又具有像晶体那样的各向异性特点的流体.
2.性质
外界条件的微小变化,会引起液晶分子 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,都可能改变液晶的 性质.
3.应用
(1)液晶显示屏.
(2)液晶测温.
例5 (多选)液晶电视逐步走进了千家万户,液晶电视的关键部件是液晶层.下列关于液晶电视液晶层工作原理的说法正确的是 ( )
A.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
B.液晶的光学性质随温度的变化而变化
C.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D.利用液晶对光具有各向异性的特点
[反思感悟]
【要点总结】
1.液晶态是介于固态和液态之间的中间态,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.
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,液晶分子的排列是杂乱无章的.
3.液晶具有光学上的各向异性,液晶分子的排列不稳定,微小的外界变动都会改变分子排列,从而改变液晶的某些性质.
4.液晶的应用
(1)液晶显示器.
(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度.
(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用.
1.(液体的表面张力)下列现象不是由表面张力引起的是 ( )
A.钢针浮在水面上
B.船只浮在水面上
C.太空飞船中自由漂浮的水滴呈球形
D.布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水
2.(对浸润和不浸润及毛细现象的分析)下列说法中不正确的是 ( )
A.浸润液体在细管里能上升
B.不浸润液体在细管里能下降
C.建筑房屋时,在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,这是为了增加毛细现象,使地下水容易上升
D.农田里如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,以减少毛细现象的发生
3.(多选)关于液晶,下列说法中不正确的是 ( )
A.液晶是液体和晶体的混合物
B.液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
C.所有物质都具有液晶态
D.笔记本电脑的彩色显示器,是因为在液晶中掺入了少量多色性染料,液晶中电场强度不同时,它对不同色光的吸收强度不一样,所以显示出各种颜色
4.(对浸润和不浸润及毛细现象的分析)[2024·泉州期末] 将靠得很近的两根木质筷子竖直插入盛水的碗中,你会发现两根筷子之间的水面会沿着筷子上升.试解释这一现象.改变两根筷子之间的距离,你又会有什么发现 (共57张PPT)
第2节 表面张力和毛细现象
学习任务一 表面张力
学习任务二 浸润与不浸润 毛细现象
学习任务三 液晶
备用习题
随堂巩固
学习任务一 表面张力
［教材链接］ 阅读教材“表面张力”相关内容，完成下列填空：
1.表面层
(1) 定义：液体与气体接触的表面存在一个______.
薄层
(2) 特点：表面层分子的分布比液体内部______，分子间的距离略大于分子力平衡的距离，分子间的作用力表现为______.
稀疏
引力
2.表面张力
(1) 定义：液体表面各部分间的相互______称为表面张力.
引力
(2)表面张力的方向与液面相切，垂直于分界线.
(3) 作用效果：因为表面张力的作用，液体表面总有要收缩到表面积______的趋势.
最小
［物理观念］ 1.2013年我国航天员相互配合进行太空授课时，其中的水球是球形，试解释其原因.
[答案] 因为表面张力的作用，液体表面总有要收缩到表面积最小的趋势，在完全失重的环境下，液滴能收缩成标准的球形.
2.把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝(如图).这是什么缘故？
[答案] 由玻璃熔化变成液体后，其表面受到表面张力的作用，使表面收缩，玻璃管尖端变钝.
3.小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？
[答案] 不同.小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用.小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果.
例1 下列关于液体表面张力的说法中，正确的是 ( )
A.液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密集些
B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，产生表面张力
C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因
D.液体表面张力的方向指向液体内部，使液体表面有收缩趋势
[解析] 液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，从而产生表面张力，B正确，A错误；液体表面层分子间既有引力又有斥力，但引力大于斥力，从而表现为引力，C错误；液体表面张力的方向总是跟液面相切，D错误.
√
例2 (多选)[2024·三明期末] 如图所示是关于液体表面张力的几幅图，下列说法正确的有( )
A.甲图中，露珠呈球形，这是地球引力作用的结果
B.乙图中，液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力
C.丙图中，水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用
D.丁图中，液体表面张力的方向与液面相切
[解析] 露珠呈球形，这是液体表面张力作用的结果，A错误；液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，从而产生表面张力，B正确；水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力的作用，C错误；表面张力产生在液体表面层，它的方向与液面相切，D正确.
√
√
【要点总结】
1.液体的性质
(1)具有一定的体积,不易被压缩.
(2)没有一定的形状,具有流动性.
(3)在物理性质上表现为各向同性.
2.液体的微观结构的特点
(1)液体中的分子跟固体一样是密集排列在一起的,分子间距比固体稍大.
(2)液体分子间的相互作用力比固体分子间的相互作用力要小.
(3)液体分子的热运动的特点表现为振动与移动相结合.
(4)非晶体的微观结构跟液体非常相似.
3.液体的表面张力
(1)表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现.由于表面层内分子比较稀疏,分子间的作用力表现为引力,作用是使液体表面绷紧.
(2)方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图所示.
(3)作用效果: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.
学习任务二 浸润与不浸润 毛细现象
［教材链接］ 阅读教材“浸润与不浸润 毛细现象”相关内容，完成下列填空：
1.浸润和不浸润
(1) 定义
① 浸润：液体润湿某种固体并______在该固体表面上的现象称为浸润.
② 不浸润：液体不润湿某种固体，也不______在该固体表面上的现象称为不浸润.
附着
附着
(2) 产生原因
① 内聚力______附着力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象.
② 附着力______内聚力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润现象.
大于
大于
2.毛细现象
(1) 毛细现象：浸润液体在细管里______的现象和不浸润液体在细管里______的现象，称为毛细现象.
上升
下降
(2)毛细管：能发生毛细现象的管称为毛细管.
(3) 产生原因
① 浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面弯曲，呈____形.表面张力形成向____的作用力，使管内液体上升.
② 不浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面弯曲，呈____形.表面张力形成向____的作用力，使管内液体下降.
凹
上
凸
下
［物理观念］ 1.从上述实验可以看出水浸润玻璃，是否可以说水一定是浸润液体？
[答案] 不可以.一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系，例如：水银不浸润玻璃，但浸润铅；水浸润玻璃，但不浸润石蜡.
2.如图所示，在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分，你知道这是为什么吗？
[答案] 把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉.
3.要想把凝固在衣料上的蜡迹去掉，可以把两层棉纸分别放在蜡迹处衣服的上面和下面，然后用热熨斗在棉纸上来回烫熨.这样做为什么可以去掉衣料上的蜡迹？
[答案] 因为放在衣料上的吸附性极好的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，它们就被纸吸掉了.
例3 [2024·上杭一中月考] 2022年3月23日，“天宫课堂”第二课开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉.关于形成这种现象的原因，下列说法正确的是( )
A.在空间站水滴不受重力
B.水和手发生浸润现象，且重力影响很小
C.水和手发生不浸润现象，且重力影响很小
D.在空间站中水的表面张力变大，使得水“粘”在手上
√
[解析] 在空间站水滴仍受重力作用，只是重力用来提供向心力，处于失重状态，故A错误；由题意，拧出的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，说明水在手表面有扩展趋势，说明水和手发生浸润现象，且重力影响很小，故B正确，C错误；液体水在手表面有扩展趋势，而不是收缩趋势，故不是因为水的表面张力变大的缘故，故D错误.
例4 (多选)水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，水和水银在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管分别插入水和水银中，如图所示，正确的现象应是( )
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
[解析] 浸润液体在细管中上升以及不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象，管子越细，现象越明显，故A、D正确，B、C错误.
√
√
【要点总结】
1.浸润和不浸润的成因:当液体和与之接触的固体间的相互作用比液体分子之间的相互作用强时,液体能够浸润固体;反之,液体不浸润固体.
2.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,因为液体的表面张力的作用,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,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的力,因而管内液面比管外低.
学习任务三 液晶
［教材链接］ 阅读教材“液晶”相关内容，完成下列填空：
1.定义
既具有像液体那样的________和连续性，又具有像晶体那样的各向异性特点的流体.
流动性
2.性质
外界条件的微小变化，会引起液晶分子______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，都可能改变液晶的______性质.
排列
光学
3.应用
(1)液晶显示屏.
(2)液晶测温.
例5 (多选)液晶电视逐步走进了千家万户，液晶电视的关键部件是液晶层.下列关于液晶电视液晶层工作原理的说法正确的是( )
A.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
B.液晶的光学性质随温度的变化而变化
C.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
D.利用液晶对光具有各向异性的特点
[解析] 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，故A错误；液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，故C正确，B错误；液晶显示器就是利用液晶对光具有各向异性的特点，故D正确.
√
√
【要点总结】
1.液晶态是介于固态和液态之间的中间态,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.
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,液晶分子的排列是杂乱无章的.
3.液晶具有光学上的各向异性,液晶分子的排列不稳定,微小的外界变动都会改变分子排列,从而改变液晶的某些性质.
4.液晶的应用
(1)液晶显示器.
(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度.
(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用.
1.2023年3月23日,“天宫课堂”第二课开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课,其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾,拧出的水形成一层水膜,附着在手上,像手套一样,晃动也不会掉.形成这种现象的原因,下列说法正确的是( )
A.在空间站水滴不受力的作用
B.水和手发生浸润现象
C.水和手发生不浸润现象
D.在空间站中水的表面张力变大,使得水“粘”在手上
√
[解析] 在空间站水滴受万有引力作用,故A错误;由题意,拧出的水形成一层水膜,附着在手上,像手套一样,说明水在手表面有扩展趋势,说明水和手发生浸润现象,故B正确,C错误;水在手表面有扩展趋势,而不是收缩趋势,故不是因为水的表面张力变大的缘故,故D错误.
2.玻璃烧杯中盛有少许水银,在太空轨道上运行的宇宙飞船内,水银在烧杯中呈现的形状是图中的( )
√
[解析] 饼干被压缩,是面粉大颗粒间的距离减小了,不能说明分子间存在着空隙.芝麻和黄豆是宏观物体,不能说明分子间有空隙.故C、D错误,A、B正确.
3.下列说法正确的是( )
A.多晶体和非晶体一样没有天然的规则外形,也没有固定的熔点
B.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
C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是液体表面张力作用的结果
D.土壤里有很多毛细管,如果要把地下的水分沿着它们引到地表,可以将土壤锄松
√
[解析] 多晶体和非晶体一样没有天然的规则外形,多晶体和单晶体都有固定的熔点,A错误;在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能增加,B错误;在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形,这是液体表面张力作用的结果,C正确;如果将土壤锄松,将破坏土壤中的毛细管,从而减小地下水的蒸发,D错误.
4.天宫课堂中,航天员王亚平先做了一个水球,然后她将女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面,纸花迅速绽放(如图所示).纸花绽放的原因是( )
A.水球表面分子力表现为引力
B.水球表面分子力表现为斥力
C.纸花分子间分子力表现为引力
D.纸花分子间分子力表现为斥力
√
[解析] 液体附着层水分子间的平均距离比内部分子间的平均距离大,故水球附着层水分子间的作用力表现为引力,收缩导致纸花绽放,A正确,B错误;纸花绽放与纸花分子间的作用力无关,C、D错误.
5.如图所示,水平放置在水中的玻璃板,用弹簧测力计拴着从容器底部缓慢向上拉出水面,则弹簧测力计读数最大的时候玻璃板在( )
A.容器底部
B.水中
C.水的表面
D.空中
√
[解析] 当玻璃板在容器底部时,由平衡条件得F弹+F浮+F支=G,可知弹力小于重力;当玻璃板在水中且没有接触杯底时,由平衡条件得F弹+F浮=G,可知弹力小于重力;当玻璃杯刚好要离开水面时,设玻璃板与水分子之间的吸引力为F分,F弹=G+F分,可知弹力大于重力;当玻璃板在空中时,弹力等于重力,故A、B、D错误,C正确.
6.如图所示,将不同材料制作的甲、乙细管竖直插入水中,甲管内水面低于管外水面,乙管内水面高出管外水面.下列说法正确的是( )
A.水与甲管的现象叫作浸润,水与乙管的现象叫作不浸润
B.水与甲管壁的相互作用比水分子之间的相互作用强
C.两图现象均是毛细现象
D.用乙管材料制作防水衣防水效果比甲管材料好
√
[解析] 水与甲管的现象叫作不浸润,水与乙管的现象叫作浸润,故A错误;水不会润湿甲材料,水与甲管壁的相互作用比水分子之间的相互作用弱,故B错误;浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象,两图现象均是毛细现象,故C正确;水会润湿乙管材料并附着在其表面上,不适合制作防水衣,故D错误.
7.图甲是岩盐晶体的平面结构,图中等长线段AA1、BB1上微粒的数目不同,由此可知,此晶体具有 (选填“各向同性”或“各向异性”).图乙中液体附着层内分子间距离大于分子平衡距离r0,因此附着层内分子间作用力表现为 .
各向异性
引力
[解析] 图甲是岩盐晶体的平面结构,图中等长线段AA1、BB1上微粒的数目不同,由此可知,晶体具有各向异性.图乙中液体附着层内分子间距离大于分子平衡距离r0,因此附着层内分子间作用力表现为引力.
8. (多选)下列现象中,防止毛细现象的是( )
A.用粉笔吸干纸上的墨汁
B.用棉线作酒精灯的灯芯
C.想保存地下的水分,把地面的土壤锄松
D.建房时,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸
√
√
[解析] 粉笔和棉线内部有许多细小的孔道,起着毛细管的作用,是毛细现象的应用,故A、B不符合题意;土壤里面有很多毛细管,地下的水分可沿着它们上升到地面,如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏这些土壤里的毛细管,故C符合题意;砖的内部也有许多细小的孔道,会起到毛细管的作用,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,可以防止地下水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升,以保持房屋干燥,故D符合题意.
9.下列四幅图涉及的物理知识中,说法正确的是( )
A.图甲中,温度T1>T2
B.图乙中,分子间引力随分子间距的增大而减小,斥力随分子间距的增大而增大
C.图丙中,在液体附着层,分子间距离较大,分子间作用力表现为引力,因此产生表面张力
D.图丁中,A为非晶体
√
[解析] 题图甲中,T110.如图所示,在几个花盆的中间放一盆水,用吸水较好的粗纱带或粗布条,一头浸在盆内的水中,另一头埋在花盆的土中.这样盆中的水就会慢慢渗入花盆的土中,花盆中的泥土可以长期保持湿润,简述理由.
[答案] 粗纱带或粗布条内部有许多细小的孔道,起着毛细管的作用
[解析]纱带或粗布条内部有许多细小的孔道,起着毛细管的作用,因此盆中的水就会慢慢渗入到花盆的土中,花盆中的泥土可以长期保持湿润.
11.有两个完全相同的空心玻璃球壳,其中一个盛有一半体积的水,另一个盛有一半体积的水银,将它们封闭起来用航天飞机送到绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中.在如图所示的四个图中(图中箭头指向地球中心,阴影部分为水或水银):
(1)水在玻璃球壳中分布的情况,可能是 图.
(2)水银在玻璃球壳中分布的情况,可能是 图.
C
B
[解析] 绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中,球壳和其中的水、水银均处于完全失重状态.水浸润玻璃,水和玻璃接触的附着层有扩大的趋势;水银不浸润玻璃,水银和玻璃接触的附着层有收缩的趋势;水和水银跟气体(空气或其他气体)接触的附着层都有收缩(使表面积最小)的趋势.
1.(液体的表面张力)下列现象不是由表面张力引起的是( )
A.钢针浮在水面上
B.船只浮在水面上
C.太空飞船中自由漂浮的水滴呈球形
D.布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水
[解析] 钢针受到水的表面张力作用,与所受重力平衡,浮在水面上,A正确;船只在水的浮力作用下浮在水面上,与表面张力无关,B错误;太空飞船中自由漂浮的水滴在表面张力作用下使表面积收缩到最小,即呈球形,C正确;由于雨水表面存在表面张力,虽然布伞布料有缝隙,但不漏雨水,D正确.
√
2.(对浸润和不浸润及毛细现象的分析)下列说法中不正确的是( )
A.浸润液体在细管里能上升
B.不浸润液体在细管里能下降
C.建筑房屋时,在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,这是为了增加毛细现象,使地下水容易上升
D.农田里如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,以减少毛细现象的发生
√
[解析] 浸润液体在管内液面呈凹形,液体的表面张力形成向上的拉力,因而浸润液体在管内上升，不浸润液体在管内液面呈凸形,液体的表面张力形成向下的拉力,因而不浸润液体在管内下降,A、B正确;在建筑房屋时,在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,是因为水对油和沥青不浸润,会阻止地下水上升,C错误；土壤里有很多的毛细管,地下水可以沿着它们上升到地面,如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏这些毛细管,以减少毛细现象的发生,D正确.
3.(多选)关于液晶，下列说法中不正确的是( )
A.液晶是液体和晶体的混合物
B.液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
C.所有物质都具有液晶态
D.笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色
√
√
[解析] 液晶并不是指液体和晶体的混合物，是一种特殊的物质，液晶像液体一样具有流动性，液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A错误，B正确；不是所有的物质都有液晶态，故C错误；笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色，D正确.
4.(对浸润和不浸润及毛细现象的分析)[2024·泉州期末] 将靠得很近的两根木质筷子竖直插入盛水的碗中,你会发现两根筷子之间的水面会沿着筷子上升.试解释这一现象.改变两根筷子之间的距离,你又会有什么发现
[答案] 见解析
[解析] 因水和筷子是浸润的,当两根筷子之间的距离很小时,由于毛细现象使得两根筷子之间的水面会沿着筷子上升,并且距离越小,水面升高的高度越大.第2节 表面张力和毛细现象
第3节 材料及其应用
1.BD [解析] 表面张力是液面各部分间相互吸引的力,方向与液面相切,在液体与气体相接触的表面层中,液体分子的分布比液体内部的稀疏,分子间的相互作用力表现为引力,其宏观表现是使液面收缩,好像绷紧的橡皮膜一样.A、C错误,B、D正确.
2.A [解析] 船浮在水面上是由于水的浮力作用,与表面张力无关;水的表面张力作用能使水黾或钢针浮在水面上;绸布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水是因为水的表面张力作用;玻璃熔化为液体后,其表面受表面张力作用,使表面收缩为球面,从而使玻璃片变钝,故选A.
3.AD [解析] 用烧热的针刺破上侧的薄膜,由于下侧薄膜中的表面张力,使棉线向下弯曲,故选项A正确;用烧热的针刺破一侧的薄膜,不可能两侧都有张力,故选项B错误;用烧热的针刺破下侧的薄膜,由于上侧薄膜中的表面张力,使棉线向上弯曲,故选项C错误,D正确.
4.AB [解析] 水可以浸润玻璃但不能浸润蜂蜡,选项A正确;浸润液体和不浸润液体都能发生毛细现象,浸润液体在细管中会上升,不浸润液体在细管中会下降,浸润液体呈凹液面,不浸润液体呈凸液面,选项B正确,C、D错误.
5.AC [解析] 墨水瓶被打翻了,用粉笔可以把墨水吸干,属于毛细现象,选项A正确;洗头的时候,头发聚在一起,是表面张力的作用,选项B错误;植物根部的养分,能升到植物的上部,是毛细现象,选项C正确;自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了,这是大气压的作用,选项D错误.
6.AC [解析] 水能浸润玻璃,水银不能,故水在玻璃管中上升,水银在玻璃管中下降,故选A、C.
7.D [解析] 液晶态是介于液态与结晶态之间的一种物质状态,不是固态和液态的混合,A错误;液晶既具有液体的流动性,又具有与某些晶体相似的性质,如具有光学各向异性等,B错误;液晶分子的空间排列是不稳定的,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,温度、光照、外加电压等因素的变化,都会改变液晶的光学性质,C错误,D正确.
8.B [解析] 液晶分子在特定方向上排列整齐,所以选项B正确.
9.C [解析] 材料科学是研究材料的制造、结构与性能三者之间相互关系的科学,材料科学对人类文明进程有着重要的影响,故A、B正确;纳米是长度单位,1 nm=10-9 m,故C错误;半导体材料是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质,是具有优异特性的微电子材料,故D正确.
10.D [解析] 鸭子从池塘中出来,羽毛不湿,是不浸润现象,A错误;“霏微晓露成珠颗”中荷叶和露水表现为不浸润,B错误;小昆虫能在水面上自由走动正是由于水的表面张力作用,C错误;农田里如果要保存地下的水分,就要把地面上的土壤锄松,破坏土壤中的毛细管,D正确.
11.BC [解析] 脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润,以便吸取药液,故A错误;给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管,使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉,故B正确;布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙,但雨伞不漏雨水是因为液体存在表面张力的作用,故C正确;液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质又与某些晶体相似,具有各向异性,故D错误.
12.D [解析] 水滴形状的成因与水的表面张力有关,因水滴呈现椭圆形,则与重力也有关,选项A错误;水滴不浸润口罩,换另一种液体,不一定不会浸润该口罩,选项B错误;能否浸润是由水与口罩的材料决定的,与是否处于完全失重的环境无关,选项C错误;水滴表面的水分子间距比水滴内部分子间距大,产生表面张力,使液体表面绷紧即减小表面积的作用,选项D正确.
13.BD [解析] 液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用,故A错误,B正确;因为液桥表现为中间细、两头粗的特点,所以水和透明板是浸润的,故C错误;液体的表面张力在表面层的切面内各个方向都存在,故D正确.
14.表面张力 吸引
[解析] 水黾停留在水面上,是由于水面存在表面张力;表面张力形成是因为水的表面层的分子比较稀疏,分子间的距离大于水内部的分子距离,分子间的作用表现为相互吸引.
15.表面张力 引力 稀疏
[解析] 水滴呈球状是液体表面张力使水滴收缩到表面积最小的结果;外膜水分子之间表现为引力;外膜水分子间表现为引力,说明分子间距离大于内部水分子间距离,即外膜水分子分布比内部水分子分布稀疏.
16.不能 弱
[解析] 根据此现象说明玻璃片的导热性能是各向同性的,但玻璃的其他方面的性能各向情况不知,故不能确定玻璃就是非晶体;将水银滴到玻璃片上,发现水银不能浸润玻璃,原因是水银和玻璃的相互作用比水银分子之间的相互作用弱.
17.表面张力 收缩 增大
[解析] 凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力,所以细线被绷紧是因为液体表面层存在表面张力;表面张力的作用是使得液面有收缩的趋势;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,用力拉动细线中点的扣至图中虚线位置(肥皂液膜未发生破损),分子间的引力做负功,分子间的分子势能增大,所以肥皂液膜的内能将增大.第2节 表面张力和毛细现象第3节 材料及其应用建议用时:40分钟
◆ 知识点一 表面张力
1.(多选)关于液体的表面张力,下列说法中正确的是 ( )
A.表面张力是液面各部分间相互吸引的力,方向与液面垂直
B.表面张力是液面分子间的作用力的宏观体现
C.表面层里的分子距离比液体内部的小,分子间的作用力表现为引力
D.不论是水还是水银,表面张力都要使液面收缩
2.下列现象中,不是由液体的表面张力造成的是 ( )
A.船浮于水面上
B.水黾或钢针浮于水面上
C.绸布伞有缝隙但不漏雨水
D.锋利的玻璃片,用酒精灯烧一段时间后变钝了
3. (多选)把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态.将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的,如图所示.用烧热的针刺破某侧的薄膜,观察到棉线的形状,选项图中所标的箭头方向合理的是 ( )
A B C D
◆ 知识点二 浸润与不浸润 毛细现象
4.(多选)[2024·厦门二中月考] 下列关于浸润、不浸润现象与毛细现象的说法正确的是 ( )
A.水可以浸润玻璃但不能浸润蜂蜡
B.浸润液体和不浸润液体都能发生毛细现象
C.浸润液体都能发生毛细现象,不浸润液体都不能发生毛细现象
D.浸润液体和不浸润液体在细管中都上升
5.(多选)下列情况属于毛细现象的是 ( )
A.墨水瓶被打翻了,用粉笔可以把墨水吸干
B.洗头的时候,头发聚在一起
C.植物根部的养分,能升到植物的上部
D.自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了
6.(多选)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 ( )
A B C D
◆ 知识点三 液晶 材料及其应用
7.液晶在现代生活中扮演着重要的角色,下列对于液晶的认识正确的是 ( )
A.液晶态就是固态和液态的混合
B.液晶具有光学各向同性的性质
C.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
D.液晶的光学性质可能随光照强度的变化而变化
8.下列属于液晶态的分子示意图的是 ( )
A B C D
9.[2024·莆田期中] 以下说法中不正确的是 ( )
A.材料科学是研究材料的制造、结构与性能三者之间相互关系的科学
B.材料对人类文明进程有着重要的影响
C.纳米是长度单位,1 nm=10-10 m
D.半导体是具有优异特性的微电子材料
10.[2024·北京八中月考] 以下与液体有关的自然现象中,对其分析正确的是 ( )
A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿,这属于毛细现象
B.唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”一句,诗中荷叶和露水表现为浸润
C.小昆虫能在水面上自由走动与表面张力无关
D.保存地下的水分要把地面的土壤锄松,这是为了破坏土壤中的毛细管
11.(多选)[2024·河北保定期末] 随着科技的发展,人类对物质的认识不断深入,使很多现象有了较为正确的解释.下列说法正确的是 ( )
A.脱脂棉脱脂的目的在于使它从被水浸润变为可以不被水浸润
B.给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管,使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉
C.布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙,但雨伞不漏雨水主要是因为液体存在表面张力的作用
D.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向同性
12.正确佩戴口罩是日常预防飞沫传播和呼吸道感染的有效途径之一.取一个新的医用防护口罩贴近皮肤一面朝上,平铺在桌面上,往口罩上滴几滴水,水滴没有浸湿口罩,呈椭球形,如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.水滴形状的成因与水的表面张力有关,与重力无关
B.水滴不浸润口罩,换另一种液体,也不会浸润该口罩
C.若处于完全失重的环境中,水滴将浸湿口罩
D.水滴表面的水分子间距比水滴内部分子间距大
13.(多选)[2024·泉州期末] 2022年3月23日,天宫号空间站上的三名宇航员王亚平、翟志刚、叶光富,又给全国的观众带来了一堂精彩的天宫授课,其中宇航员们做了一个“液桥”实验.将水分别挤在两块透明板上,水球状似倒扣着的碗,如图甲所示.将两板慢慢靠近,两个水球“碗底”挨“碗底”,液桥形成,一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连,如图乙所示;再将两板拉远,液桥变得更细、更长,仍然没有断开.下列说法正确的是 ( )
A.液桥形成的根本原因是空间站中的失重环境
B.液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用
C.水和透明板是不浸润的
D.液体的表面张力在表面层的切面内各个方向都存在
14.如图所示,水黾是春夏季常见的小昆虫,它们可以停留在水面上,甚至在水面上蹦跳追逐也不会沉入水中,这主要是由于水面存在 (选填“浮力”或“表面张力”)的缘故,这种力的形成是因为水的表 面层的分子比较稀疏,分子间的距离大于水内部的分子距离,分子间的作用表现为相互 (选填“吸引”或“排斥”).
15.如图是我国宇航员王亚平在“天宫一号”太空授课中的一幕,她从注射器中挤出一大滴水,外膜最终呈完美球状.水滴呈球状是液体 的结果,外膜水分子间的作用力表现为 (选填“引力”或“斥力”),外膜水分子分布比内部水分子分布 (选填“稀疏”或“紧密”).
16.[2024·河北石家庄一中月考] 把一层蜂蜡薄薄地涂在玻璃片上,用烧热的缝衣针针尖接触玻璃片,观察到蜂蜡熔化的区域如图甲所示, (选填“能”或“不能”)根据此现象说明玻璃是非晶体;将水银滴到玻璃片上,现象如图乙所示,发现水银不能浸润玻璃,原因是水银和玻璃的相互作用比水银分子之间的相互作用 (选填“强”或“弱”).
17.用金属丝制成一个U形架,一段细长棉线两端紧扣在U形架两臂上A、B两点,细线中点O处有一扣.将U形架浸入肥皂液中再取出,U形架上形成的肥皂液膜如图所示,细线被绷紧是因为液体表面层存在 ,该力的作用是使得液面有 (选填“收缩”或者“扩张”)的趋势;用力拉动细线中点的扣至图中虚线位置(肥皂液膜未发生破损),肥皂液膜的内能将 (忽略肥皂液膜的蒸发影响)(选填“减小”“增大”或“不变”). 第3节 材料及其应用
[教材链接] 容易 不易 高 半导体 高强度 光导纤维
[教材链接] 1.(1)力学 (2)声、光、热、电、磁
2.信息 能源 生物 航空航天
3.金属 无机非金属 有机高分子 复合 (1)合金 金属与非金属 (2)陶瓷 玻璃 耐腐蚀 电绝缘 (3)有机化合物 塑料 合成纤维 合成橡胶 (4)复合工艺 互相补充并彼此关联
例1 B [解析] 按照材料的特性,可以把材料分为结构材料和功能材料,A正确;功能材料主要是利用材料的声、光、热、电、磁等特性来分类的,B错误;按照材料的应用领域可以把材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等,C正确;根据不同的分类方法,同一种材料可以同属于多种类型材料,例如,铝既属于金属材料,又属于导电性很强的功能材料,还属于航空航天材料,D正确.
例2 D [解析] 玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料都是新型的复合材料,D错误.
[教材链接] 1.(1)金属导体 绝缘体 (2)硅 砷化镓
丰富 低
2.(1)长度单位 10-9 1~100 nm (2)几纳米到几十纳米 几纳米 很高 极强
3.(1)单层原子 六角网格 (2)光学 电学 力学 最高 弯曲 韧性
例3 CD [解析] 纳米是长度单位,1 nm=10-9 m,粒度在1~100 nm的材料称为纳米材料,当材料小到纳米尺度时候,其力、声、光、磁等方面的某些性能会突变,使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能.故选C、D.
例4 B [解析] 单层石墨烯的厚度为纳米数量级,故A错误;由题意可知,可以通过剥离石墨而获得石墨烯,所以石墨烯可以通过物理方法获得,故B正确;石墨和石墨烯中的碳原子是运动的,故C错误;石墨烯是晶体,熔化过程中吸热,温度不变,碳原子的平均动能不变,故D错误.
随堂巩固
1.AD [解析] 单金属材料主要是指金属及其合金,一般来讲,合金的性能优于金属单质,所以日常的应用中,合金比金属单质使用得更广泛,选项A正确;合金属于金属材料,而塑料、合成橡胶都属于有机高分子材料,选项B错误,C错误;玻璃属于无机非金属材料,选项D正确.
2.CD [解析] 石墨烯是从碳中分离出来的单原子层石墨,是一种碳单质,A错误;构成石墨烯的碳原子之间存在间隔,B错误;石墨烯具有超强导电、导热的性能,可用作散热材料和电池的电极,C、D正确.第3节 材料及其应用
学习任务一 材料对人类社会的影响
[教材链接] 阅读教材“材料对人类社会的影响”相关内容,完成下列填空:
材料对人类社会的影响
时代 工具材料 特点 对生产力的影响 产生年代
石器时代 石头 石器虽硬却 断裂, 加工 效率低下,生产力发展极其缓慢 原始社会
青铜时代 青铜 合金材料,制作成本较 ,硬度偏低 给农业和手工业生产以更强大的力量 夏、商、西周时期
铁器时代 铁 坚硬、韧性高、锋利,胜过石器和青铜器 带来了相对发达的生产力,促进了中华文明的发展 战国晚期
信息时代 新材料 举例:(1) 材料促进了计算机技术的发展 (2)耐高温 的结构材料推动了航天技术的发展 (3)低消耗的 引领了光纤通信技术的发展 材料已经与信息、能源一起,被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱 现代
学习任务二 材料的种类
[教材链接] 阅读教材“材料的种类”相关内容,完成下列填空:
1.按照材料的特性,可将材料分为结构材料和功能材料两类.
(1)结构材料主要利用材料的 特性
(2)功能材料主要利用材料的 等特性.
2.按照材料的应用领域,又可将材料分为 材料、 材料、建筑材料、 材料、 材料等.
3.习惯上,人们把材料分为 材料、 材料、 材料和 材料.
(1)金属材料
金属材料一般包括金属与 .合金是由两种或两种以上的金属,或者 结合而成的具有金属特性的材料.
(2)无机非金属材料:主要有 和 等.
陶瓷新材料有惊人的 性能,能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀,同时它又是一种高性能的 材料,在现代工业和航空航天领域得到了广泛的应用.
(3)有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的 构成的材料. 、 和 这三大合成高分子材料,已经成为生产和生活中必不可少的重要材料.
(4)复合材料
复合材料是由以上几类不同材料通过 组合而成的新型材料.可通过材料设计使各组合成分的性能 ,从而获得新的优越性能.
例1 [2024·厦门一中月考] 关于材料的分类,以下说法不正确的是 ( )
A.按照材料的特性,可以把材料分为结构材料和功能材料
B.功能材料主要是利用材料的力学性质来分类的
C.按照材料的应用领域可以把材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等
D.根据不同的分类方法,同一种材料可以同属于多种类型材料
[反思感悟]
例2 下列说法中不正确的是 ( )
A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性,广泛应用于制造餐具、外科手术器械及化工设备
B.有机高分子材料是碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料
C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料
D.玻璃钢不是复合材料
[反思感悟]
学习任务三 材料的应用
[教材链接] 阅读教材“材料的应用”相关内容,完成下列填空:
1.半导体
(1)半导体是具有优异特性的微电子材料.从导电性能上看,半导体的电阻率介于 (电阻率<10-3 Ω·m)和 (电阻率>1012 Ω·m)之间.
(2)微电子工业中使用的半导体材料主要是 和 .硅的机械强度高,结晶性好,在自然界中储量 ,成本 ,是制造晶体管和集成电路的主要材料.
2.纳米材料
(1)纳米是 ,1 nm= m.粒度在 的材料称为纳米材料.
(2)碳纳米管是目前纳米材料研究领域的热点之一.碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管,管直径一般为 ,管壁厚度仅为 .它的成分和石墨一样,但韧性 ,导电性 ,兼具金属和半导体的特性.
3.石墨烯
(1)石墨烯:由 构成的材料,碳原子之间相互连接成 .
(2)石墨烯的特性:优异的 、 、 特性,是已知强度 的材料之一,并且能 ,有很好的 .
(3)用途:①制作传感器;②制作晶体管;③作为柔性显示屏的基础材料.
例3 (多选)下列认识正确的是 ( )
A.纳米是一种尺寸很小的材料,是纳米材料的简称
B.粒度在1~10 nm的材料称为纳米材料
C.纳米是一个长度单位
D.纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能
[反思感悟]
例4 [2024·厦门期中] 如图所示为石墨、石墨烯的微观结构,石墨烯是单层的石墨,可以通过剥离石墨而获得,是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料.下列说法正确的是 ( )
A.单层石墨烯的厚度约在厘米数量级
B.石墨烯可以通过物理方法获得
C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动
D.石墨烯熔化过程中吸热,碳原子的平均动能增加
[反思感悟]
1.(材料的种类)(多选)下列关于材料的说法正确的是 ( )
A.金属材料是指金属及其合金,通常合金的性能优于纯金属
B.合成橡胶、合金都属于复合材料
C.塑料不属于有机高分子材料
D.玻璃是无机非金属材料
2.(材料的应用)(多选)石墨烯是从石墨中分离出来的单原子层石墨,它具有超强导电、导热的性能.下列关于石墨烯的说法正确的是 ( )
A.石墨烯属于一种新型化合物
B.石墨烯的碳原子之间不存在间隔
C.石墨烯可作散热材料
D.石墨烯可作为电池的电极(共25张PPT)
第3节 材料及其应用
学习任务一 材料对人类社会的影响
学习任务二 材料的种类
学习任务三 材料的应用
备用习题
随堂巩固
学习任务一 材料对人类社会的影响
［教材链接］ 阅读教材“材料对人类社会的影响”相关内容，完成下列填空：
材料对人类社会的影响
时代 工具材料 特点 对生产力的影响 产生年代
石器时代 石头 石器虽硬却______断裂，______加工 效率低下，生产力发展极其缓慢 原始社会
容易
不易
时代 工具材料 特点 对生产力的影响 产生年代
青铜时代 青铜 合金材料，制作成本较__，硬度偏低 给农业和手工业生产以更强大的力量 夏、商、西周时期
铁器时代 铁 坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器 带来了相对发达的生产力，促进了中华文明的发展 战国晚期
高
续表
时代 工具材料 特点 对生产力的影响 产生年代
信息时代 新材料 举例：(1)________材料促进了计算机技术的发展 (2)耐高温________的结构材料推动了航天技术的发展 (3)低消耗的__________引领了光纤通信技术的发展 材料已经与信息、能源一起，被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱 现代
半导体
高强度
光导纤维
续表
学习任务二 材料的种类
［教材链接］ 阅读教材“材料的种类”相关内容，完成下列填空：
1.按照材料的特性，可将材料分为结构材料和功能材料两类.
(1) 结构材料主要利用材料的______特性
(2) 功能材料主要利用材料的____________________等特性.
力学
声、光、热、电、磁
2.按照材料的应用领域，又可将材料分为______材料、______材料、建筑材料、______材料、__________材料等.
信息
能源
生物
航空航天
3.习惯上，人们把材料分为______材料、____________材料、_____________材料和______材料.
金属
无机非金属
有机高分子
复合
(1) 金属材料
金属材料一般包括金属与______.合金是由两种或两种以上的金属，或者______________结合而成的具有金属特性的材料.
合金
金属与非金属
(2) 无机非金属材料：主要有______和______等.
陶瓷新材料有惊人的________性能，能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀，同时它又是一种高性能的________材料，在现代工业和航空航天领域得到了广泛的应用.
陶瓷
玻璃
耐腐蚀
电绝缘
(3) 有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的_____________构成的材料.______、__________和__________这三大合成高分子材料，已经成为生产和生活中必不可少的重要材料.
有机化合物
塑料
合成纤维
合成橡胶
(4) 复合材料
复合材料是由以上几类不同材料通过__________组合而成的新型材料.可通过材料设计使各组合成分的性能____________________，从而获得新的优越性能.
复合工艺
互相补充并彼此关联
例1 [2024·厦门一中月考] 关于材料的分类，以下说法不正确的是( )
A.按照材料的特性，可以把材料分为结构材料和功能材料
B.功能材料主要是利用材料的力学性质来分类的
C.按照材料的应用领域可以把材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等
D.根据不同的分类方法，同一种材料可以同属于多种类型材料
√
[解析] 按照材料的特性，可以把材料分为结构材料和功能材料，A正确；功能材料主要是利用材料的声、光、热、电、磁等特性来分类的，B错误；按照材料的应用领域可以把材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等，C正确；根据不同的分类方法，同一种材料可以同属于多种类型材料，例如，铝既属于金属材料，又属于导电性很强的功能材料，还属于航空航天材料，D正确.
例2 下列说法中不正确的是( )
A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及化工设备
B.有机高分子材料是碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料
C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料
D.玻璃钢不是复合材料
[解析] 玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料都是新型的复合材料,D错误.
√
学习任务三 材料的应用
［教材链接］ 阅读教材“材料的应用”相关内容，完成下列填空：
1.半导体
(1) 半导体是具有优异特性的微电子材料.从导电性能上看，半导体的电阻率介于__________(电阻率和________(电阻率之间.
金属导体
绝缘体
(2) 微电子工业中使用的半导体材料主要是____和________.硅的机械强度高，结晶性好，在自然界中储量______，成本____，是制造晶体管和集成电路的主要材料.
硅
砷化镓
丰富
低
2.纳米材料
(1) 纳米是__________，______.粒度在___________的材料称为纳米材料.
长度单位
(2) 碳纳米管是目前纳米材料研究领域的热点之一.碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为__________________，管壁厚度仅为________.它的成分和石墨一样，但韧性______，导电性______，兼具金属和半导体的特性.
几纳米到几十纳米
几纳米
很高
极强
3.石墨烯
(1) 石墨烯：由__________构成的材料，碳原子之间相互连接成___________.
(2) 石墨烯的特性：优异的______、______、______特性，是已知强度______的材料之一，并且能______，有很好的______.
单层原子
六角网格
光学
电学
力学
最高
弯曲
韧性
(3)用途：①制作传感器；②制作晶体管；③作为柔性显示屏的基础材料.
例3 (多选)下列认识正确的是( )
A.纳米是一种尺寸很小的材料，是纳米材料的简称
B.粒度在的材料称为纳米材料
C.纳米是一个长度单位
D.纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能
[解析] 纳米是长度单位，，粒度在的材料称为纳米材料，当材料小到纳米尺度时候，其力、声、光、磁等方面的某些性能会突变，使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能.故选C、D.
√
√
例4 [2024·厦门期中] 如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料.下列说法正确的是( )
A.单层石墨烯的厚度约在厘米数量级
B.石墨烯可以通过物理方法获得
C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动
D.石墨烯熔化过程中吸热，碳原子的平均动能增加
√
[解析] 单层石墨烯的厚度为纳米数量级，故A错误；由题意可知，可以通过剥离石墨而获得石墨烯，所以石墨烯可以通过物理方法获得，故B正确；石墨和石墨烯中的碳原子是运动的，故C错误；石墨烯是晶体，熔化过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误.
1.下列材料属于合金的是( )
A.陶瓷 B.青铜
C.塑料 D.水银
√
[解析] 陶瓷属于非金属材料,A错;青铜属于铜和锡的合金,B对;塑料属于有机高分子合成材料,C错;水银是单质,不属于合金,D错.
2.习惯上,人们把材料分为( )
A.金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料
B.金属材料、生物材料、有机高分子材料、复合材料
C.生物材料、有机高分子材料、复合材料
D.有机高分子材料、无机非金属材料
√
3. “嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球.探测器上装有用石英制成的传感器,其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”.如图所示,石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著.石英晶体( )
A.没有确定的熔点
B.没有确定的几何形状
C.具有各向同性的压电效应
D.具有各向异性的压电效应
√
[解析] 石英晶体有确定的熔点,有确定的几何形状,故A、B错误;沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著,故石英晶体具有各向异性的压电效应,故C错误,D正确.
4. (多选)如图所示,ACBD是一厚度均匀的由同一种微粒构成的圆板.AB和CD是互相垂直的两条直径,在圆板所处平面内把圆板从图示位置沿过中心的轴转90°后电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好).关于圆板,下列说法正确的是( )
A.圆板是非晶体
B.圆板是多晶体
C.圆板是单晶体
D.圆板在各个方向上导电性不同
√
√
[解析] 单晶体显示各向异性,而多晶体和非晶体显示各向同性;根据题意可知,圆板在两个不同方向的导电性不同,则表现为各向异性,为单晶体,故选C、D.
1.(材料的种类)(多选)下列关于材料的说法正确的是( )
A.金属材料是指金属及其合金，通常合金的性能优于纯金属
B.合成橡胶、合金都属于复合材料
C.塑料不属于有机高分子材料
D.玻璃是无机非金属材料
[解析] 单金属材料主要是指金属及其合金，一般来讲，合金的性能优于金属单质，所以日常的应用中，合金比金属单质使用得更广泛，选项A正确；合金属于金属材料，而塑料、合成橡胶都属于有机高分子材料，选项B错误，C错误；玻璃属于无机非金属材料，选项D正确.
√
√
2.(材料的应用)(多选)石墨烯是从石墨中分离出来的单原子层石墨，它具有超强导电、导热的性能.下列关于石墨烯的说法正确的是( )
A.石墨烯属于一种新型化合物
B.石墨烯的碳原子之间不存在间隔
C.石墨烯可作散热材料
D.石墨烯可作为电池的电极
[解析] 石墨烯是从碳中分离出来的单原子层石墨，是一种碳单质，A错误；构成石墨烯的碳原子之间存在间隔，B错误；石墨烯具有超强导电、导热的性能，可用作散热材料和电池的电极，C、D正确.
√
√
