5 液 体
[定位·学习目标] 1.阅读教材,知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象及液晶的概念,能解释相关的实验现象,形成物理观念。2.通过探究表面张力和毛细现象的实验,理解液体的微观结构,能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因。掌握液晶对光具有各向异性,并能解决相关问题,培养科学思维和科学探究精神。3.通过对自然现象的分析,体验科学规律的应用价值,培养探索科学的兴趣。
知识点一 液体的表面张力
探究新知
1.表面层
(1)定义:液体表面有一层跟气体接触的薄层。
(2)微观结构:在表面层,分子比较稀疏,分子间距离r略大于r0,分子间的作用力表现为引力。
2.表面张力
(1)定义:使液体表面绷紧的力。
(2)作用:使液体表面有收缩的趋势。
(3)方向:总是跟液面相切,且与分界面垂直。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)使玻璃水杯盛尽可能多的水时,水面一定与杯口相平。( × )
(2)表面张力的作用是使液面有收缩的趋势,是分子力的宏观表现。( √ )
(3)木块浮在水面上是液体表面张力的原因。( × )
(4)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。( √ )
知识点二 浸润和不浸润
探究新知
1.浸润和不浸润
(1)浸润:一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。
(2)不浸润:一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的现象。
2.毛细现象
(1)定义: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。
(2)决定因素:管的内径越小,毛细现象越明显。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)毛细现象是浸润或不浸润的实例。( √ )
(2)一种液体可能浸润某种固体,也可能不浸润另一种固体。( √ )
(3)若某种液体浸润某一固体,那么它对所有固体都浸润。( × )
知识点三 液晶
探究新知
1.概念:液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。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。
2.温度影响
(1)在低温时液晶会凝固成结晶态,分子的取向是有序的,分子重心的位置也是有序的。
(2)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。
(3)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。
3.性质:处于液晶态的物质,分子取向有序排列,使液晶具有光学各向异性。
4.液晶态类型: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。
5.应用
(1)广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。
(2)液晶的研究在生命科学中也有应用。某些物质在水溶液中能够形成薄片状液晶,这正是生物膜的主要构成部分。
新知检测
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)液晶是液体和晶体的混合物。( × )
(2)液晶物质内分子的取向、重心的位置均是有序的。( × )
(3)温度是决定有些物质液晶态的关键因素。( √ )
(4)某些物质在适当的溶剂中溶解时,在一定的浓度范围内具有液晶态。( √ )
要点一 对液体表面张力的理解
要点归纳
1.表面张力的成因
液体表面层分子比较稀疏,分子间作用力表现为引力,该引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层绷紧的膜。
2.表面张力及其作用
(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。在地面上,只是因为重力的影响,液体往往呈扁球形,在完全失重的条件下才呈球形。
(2)表面张力的大小由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素来决定。
(3)表面张力的方向一定和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图所示。
典例研习
[例1] (多选)关于液体表面张力,下列说法正确的是( )
[A] 图甲中露珠呈球形,这是液体表面张力作用的结果
[B] 图乙中的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] 图丙中水黾可以停在水面上,是由于水的浮力作用
[D] 图丁中液体表面张力方向与液面垂直
【答案】 AB
【解析】 题图甲中露珠呈球形,这是液体表面张力作用的结果,故A正确;题图乙中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间的作用力表现为引力,从而产生表面张力,故B正确;题图丙中水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力作用,故C错误;题图丁中液体表面张力方向与液面相切,故D错误。
分析表面张力问题应注意的几点
(1)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引力的宏观表现。
(2)凡是液体与气体接触的表面都存在表面张力。
(3)表面张力总使液体表面积趋于最小。
要点二 对浸润和不浸润及毛细现象的理解
情境探究
日常生活中,如果你认真观察的话,会发现游禽会时不时地用嘴抹擦身上的羽毛,如图甲所示;当从水中回到岸上,抖一抖羽毛,水珠会全部掉落。如图乙所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径越细。
探究:(1)游禽为什么用嘴抹擦身上的羽毛 水容易脱离羽毛的原因是什么
(2)根的直径为什么越向下越细 除草时不小心把部分树根铲断,会对树吸收水分产生什么影响
【答案】 (1)游禽用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛。水对涂抹了油脂的羽毛不浸润。
(2)越往下根的直径越细,越容易发生毛细现象。除草时不小心把部分树根铲断,将会使树吸收地下水分受阻。
要点归纳
1.对浸润和不浸润的理解
(1)在液体和固体接触处,液体分子除受液体内部的分子引力外,还受到固体分子的引力。
(2)浸润和不浸润的成因分析。
①浸润成因:在液体和固体接触处,当固体分子对液体分子的引力大于液体内部分子的引力时,表现为液体浸润固体。
②不浸润成因:在液体和固体接触处,当固体分子对液体分子的引力小于液体内部分子的引力时,表现为液体不浸润固体。
2.毛细现象
(1)两种表现:浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降。
(2)产生原因:如图甲所示,是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为水的表面张力作用,液体会受到效果为向上的力,因而管内液面要比管外高;如图乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到效果为向下的力,因而管内液面比管外低。
典例研习
[例2] (多选)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。若固体a和毛细管b都很干净,则( )
[A] 固体a和毛细管b可能是同种材料
[B] 固体a和毛细管b一定不是同种材料
[C] 液体在与a表面的接触处,固体分子对液体分子的引力比液体内部分子的引力小
[D] 液体对毛细管b不浸润
【答案】 BC
【解析】 根据题图所示现象,可知该液体对固体a不浸润,对毛细管b浸润,所以a、b一定不是同种材料,故A、D错误,B正确;液体、固体接触处,固体分子对液体分子的引力比液体内部分子的引力小,才会出现不浸润现象,故C正确。
浸润现象的分析要点
(1)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,所以浸润与不浸润是相对的,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)浸润和不浸润可以用附着层的液体分子的分布来解释,浸润的本质是扩展,不浸润的本质是收缩。
要点三 对液晶的理解
情境探究
液晶是现代生活的一个重要角色,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的生活中。
探究:(1)为什么“液体”和“晶体”联系在一起了 液晶到底是什么物质
(2)液晶作为显示元件方面的用途,已经深入到了生活中的各个方面,液晶显示器是利用什么性质显示各种颜色
【答案】 (1)某些物质既像液体一样具有流动性,又像某些晶体在光学性质上具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。构成液晶的有机分子,大多为棒状。
(2)液晶具有光学各向异性。
要点归纳
1.液晶的特点
(1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,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。
2.液晶的应用
(1)研究离子的渗透性。
(2)液晶显示。
典例研习
[例3] 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] 液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
[C] 电子手表中的液晶在外加电压的影响下,能够发光
[D] 所有物质都具有液晶态
【答案】 B
【解析】 液晶并不是指液体和晶体的混合物,而是一种特殊的物质状态,液晶像液体一样具有流动性,故A错误;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故B正确;当液晶通电时导通,分子排列变得有序,使光线容易通过,不通电时分子排列混乱,阻止光线通过,所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,但液晶并不发光,故C错误;不是所有的物质都有液晶态,故D错误。
1.下列现象中,能说明液体存在表面张力的是( )
[A] 鸭子可以浮在水面上
[B] 荷叶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】 B
【解析】 鸭子能够浮在水面,这是因为它们受到了水的浮力作用,故A错误;荷叶上的露珠表面的水分子间作用力表现为引力,从而使它收缩成一个球形,与表面张力有关,故B正确;滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象,是液体分子无规则运动的反映,故C错误;悬浮在水中的花粉做无规则运动是布朗运动,是液体分子无规则运动的反映,故D错误。
2.两端开口的洁净玻璃管竖直插入某种液体中,管中液面如图所示,则( )
[A] 该液体对玻璃是不浸润的
[B] 玻璃管竖直插入任何液体中,管中液面都会下降
[C] 减小管的直径,管中液面会上升
[D] 该液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用强
【答案】 A
【解析】 由题图可知,该液体与玻璃的附着层沿固体表面收缩,则该液体对玻璃是不浸润的,故A正确;玻璃管与其他液体有可能浸润,这种情况下管中液面会上升,故B错误;不浸润现象中,减小管的直径,管中液面会进一步下降,故C错误;在不浸润现象中,液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用弱,故D错误。
3.水能够浸润玻璃。向正方形的玻璃鱼缸内注入一定体积的水(图中阴影区域),然后盖上玻璃板,完全密封。如果把这个鱼缸放置在天宫空间站,即处于完全失重的环境中,则稳定后鱼缸内水的形状可能是( )
[A] [B] [C] [D]
【答案】 A
【解析】 水处于完全失重状态,由于水能浸润玻璃,在表面张力的作用下,水应该吸附在容器的内表面呈现A图的形状,故A正确,B、C、D错误。
4.目前市面上的电脑基本上都是使用液晶显示屏,下列关于液体和液晶的说法不正确的是( )
[A] 液体表面张力的方向总是跟液面相切,且与分界面垂直
[B] 液体表面张力的产生原因是液体表面层分子的分布比较密集
[C] 液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性
[D] 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
【答案】 B
【解析】 液体表面张力产生在液体表面层,它的方向总是跟液面相切,且与分界面垂直,故A说法正确;液体表面张力的产生原因是液体表面层分子间距离较大,分子间的作用力表现为引力,故B说法错误;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,所以液晶显示器能够显示彩色是由于液晶的光学性质具有各向异性,故C、D说法正确。
课时作业
(分值:60分)
基础巩固练
考点一 液体的表面张力
1.(6分)(多选)关于液体表面的特征,下列说法正确的是( )
[A] 液体表面层的分子分布比内部稀疏
[B] 液体表面张力使其体积有收缩到最小的趋势
[C] 液体表面层分子之间只有引力而无斥力
[D] 液体表面张力使其表面积有收缩到最小的趋势
【答案】 AD
【解析】 液体表面层的分子分布比内部稀疏,故A正确;液体的表面张力使其表面积有收缩到最小的趋势,故B错误,D正确;液体表面层分子之间既有引力也有斥力,只是由于分子间距离较大,表现为引力,故C错误。
2.(6分)(多选)如图,雨后的树叶上聚集了大量的水珠,下列说法正确的是( )
[A] 水珠表面层水分子比较密集
[B] 水珠表面层水分子间的作用力表现为引力
[C] 水珠表面层水分子间的作用力表现为斥力
[D] 水珠表面层水分子势能大于在平衡位置时的势能
【答案】 BD
【解析】 水珠表面层水分子比较稀疏,水分子间的距离r大于平衡时的距离r0,因此分子间的作用力表现为引力,故B正确,A、C错误;水分子在平衡位置时分子势能最小,因此水珠表面层水分子势能大于水分子在平衡位置时的势能,故D正确。
3.(6分)(多选)在“天宫课堂”上,航天员用水在两板之间“搭建了一座桥”,形成了如图所示的“液桥”。关于“液桥”,下列说法正确的是( )
[A] “液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力,使得“液桥”表面有收缩的趋势
[B] “液桥”表面层的水分子间距小于“液桥”内部的水分子间距
[C] “液桥”的形成与水的表面张力有关,表面张力的方向总是沿着“液桥”表面的切线方向
[D] 之所以能搭建“液桥”,是因为水在太空中不受地球引力
【答案】 AC
【解析】 液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间距离,分子间的作用力表现为引力,使得“液桥”表面有收缩的趋势,故A正确,B错误;“液桥”的形成是水的表面张力作用的结果,由液体表面张力产生的原因可知,液体表面张力使液面具有收缩到液体表面积最小的趋势,因此液体表面张力的方向总是沿液面切线方向,故C正确;“液桥”的形成与张力有关,水在太空中受地球引力,故D错误。
考点二 浸润和不浸润及毛细现象
4.(4分)关于浸润与不浸润现象,下列的几种说法正确的是( )
[A] 水是浸润液体
[B] 水银是不浸润液体
[C] 同一种液体对不同的固体,可能是浸润的,也可能是不浸润的
[D] 只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象
【答案】 C
【解析】 浸润和不浸润现象,是指一种液体对某一种固体来说的,孤立地说某种液体浸润或不浸润没有意义。同一种液体对不同的固体,可能浸润,也可能不浸润,例如水对玻璃浸润,而对荷叶就不浸润。浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降,都属于毛细现象,选项C正确。
5.(6分)(多选)浸润现象和不浸润现象在日常生活中是常见的。下列判断正确的是( )
[A] 水银滴在玻璃上呈球形,说明水银是不浸润液体
[B] 细管中液面边缘部分的表面张力使管中的液体向上运动,形成毛细现象
[C] 容器中的液体与器壁接触的位置如果向下凹,是一种不浸润现象
[D] 浸润和不浸润是分子作用力的表现
【答案】 BD
【解析】 浸润与不浸润是相对的,水银对玻璃是不浸润液体,对铅是浸润液体,故A错误;细管中液面边缘部分的表面张力使管中的液体向上运动,形成毛细现象,故B正确;在容器中,如果液体能够浸润器壁,液面呈凹形,故C错误;当固体分子对附着层作用力大于液体分子对附着层作用力时,附着层中液体分子间相互作用力表现为斥力,附着层有扩张趋势,表现为浸润,反之表现为不浸润,D正确。
6.(4分)下列现象利用了毛细现象的是( )
[A] 用粉笔吸干纸上的墨汁
[B] 小缝衣针漂浮在水面上
[C] 建房时,在砌砖的地基上铺一层油毡
[D] 为保存土壤中的水分,把地面的土壤锄松
【答案】 A
【解析】 粉笔内部有许多细小的孔道,起到毛细管的作用,故A正确;小缝衣针虽然密度比水大,但由于液体表面张力的存在,小缝衣针能漂浮在水面上,故B错误;砖的内部有很多细小的孔道,会起到毛细管的作用,建房时,在砌砖的地基上铺一层油毡,可以防止地下水分沿砖的毛细管上升,以保持房屋干燥,故C错误;土壤里有很多毛细管,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,破坏土壤里的毛细管,故D错误。
7.(4分)将粗细不同、两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里,下列四幅图可能正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 B
【解析】 若液体浸润玻璃,液体在玻璃细管内会上升,并形成向下凹陷的曲面,且细管越细,液柱上升越高,液体在玻璃细管外会附着在表面,故A、C、D错误;若液体不浸润玻璃,液体在玻璃细管内会下降,并形成向上凸起的曲面,且细管越细,液柱下降越低,液体在玻璃细管外不附着在表面,B正确。
考点三 液晶
8.(6分)(多选)液晶电视的关键部件是液晶层。关于液晶层的工作原理,下列说法正确的是( )
[A] 液晶分子的空间排列是规则的,具有空间上的周期性
[B] 液晶的光学性质随所加电场的变化而变化
[C] 液晶的光学性质不随外加电压的变化而变化
[D] 并不是所有的物质都具有液晶态
【答案】 BD
【解析】 液晶的分子取向是有序的,但分子重心的位置是无序的,分子排列不具有空间周期性,选项A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B正确,C错误;只有一部分物质在特定状态下具有液晶态,选项D正确。
9.(4分)液晶在现代生活中扮演着重要角色,广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图是液晶态分子排列图的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 B
【解析】 液晶在某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的,选项A、D中分子排列非常有序,不符合液晶分子的排列规律,故A、D错误;选项B中分子排列比较整齐,但从另外一个角度看也具有无序性,符合液晶分子的排列规律,故B正确;选项C中,分子排列是完全无序的,不符合液晶分子的排列规律,故C错误。
综合提升练
10.(4分)如图所示,把一条细棉线的两端系在铁丝环上,使环上布满肥皂液的薄膜,这时膜上的棉线是松弛的,用烧热的针刺破a侧的薄膜,观察到棉线的形状以及受力正确的是( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 肥皂液薄膜分子间的作用力表现为引力,所以产生收缩效果;用烧热的针刺破a侧的薄膜,b中的薄膜能使 b的面积最小。故选D。
11.(6分)(多选)关于下列各图所对应现象的描述,正确的是( )
[A] 图甲中水黾可以停在水面,是因为水的表面张力
[B] 图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形,是因为表面张力
[C] 图丙中插入水中的塑料管内水面下降,说明水浸润塑料管
[D] 图丁中拖拉机锄松土壤,是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来
【答案】 AB
【解析】 水黾可以停在水面是因为水的表面张力,故A正确;水银滴呈球形,是因为表面张力,故B正确;当一根内径很细的管垂直插入液体中,浸润液体在管里上升,而不浸润液体在管内下降,故C错误;拖拉机锄松土壤,是为了破坏毛细现象,减少水分蒸发,故D错误。
12.(4分)航天员在“天宫课堂”中演示毛细现象时,稳定后三根管中液面(忽略液面形状)的高度是下列四幅图中的( )
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 B
【解析】 在太空中完全失重,不考虑重力影响,浸润液体在细管中会上升,使液体充满粗细不同的细管。故选B。(共42张PPT)
5 液 体
1.阅读教材,知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象及液晶的概念,能解释相关的实验现象,形成物理观念。2.通过探究表面张力和毛细现象的实验,理解液体的微观结构,能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因。掌握液晶对光具有各向异性,并能解决相关问题,培养科学思维和科学探究精神。3.通过对自然现象的分析,体验科学规律的应用价值,培养探索科学的兴趣。
[定位·学习目标]
探究·必备知识
「探究新知」
知识点一 液体的表面张力
1.表面层
(1)定义:液体表面有一层跟气体接触的 。
(2)微观结构:在表面层,分子比较稀疏,分子间距离r r0,分子间的作用力表现为 。
薄层
略大于
引力
2.表面张力
(1)定义:使液体表面 的力。
(2)作用:使液体表面有 的趋势。
(3)方向:总是跟液面 ,且与分界面 。
绷紧
收缩
相切
垂直
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)使玻璃水杯盛尽可能多的水时,水面一定与杯口相平。( )
(2)表面张力的作用是使液面有收缩的趋势,是分子力的宏观表现。( )
(3)木块浮在水面上是液体表面张力的原因。( )
(4)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。( )
×
「新知检测」
√
×
√
「探究新知」
知识点二 浸润和不浸润
1.浸润和不浸润
(1)浸润:一种液体会润湿某种固体并 在固体的表面上的现象。
(2)不浸润:一种液体不会润湿某种固体,也就 在这种固体的表面的现象。
附着
不会附着
2.毛细现象
(1)定义:浸润液体在细管中 的现象,以及不浸润液体在细管中 的现象。
(2)决定因素:管的内径越小,毛细现象越 。
上升
下降
明显
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)毛细现象是浸润或不浸润的实例。( )
(2)一种液体可能浸润某种固体,也可能不浸润另一种固体。( )
(3)若某种液体浸润某一固体,那么它对所有固体都浸润。( )
「新知检测」
√
√
×
「探究新知」
知识点三 液晶
1.概念:液晶是介于固态和 之间的一种物质状态。既具有液体的
,又在一定程度上具有晶体分子的 的性质。
2.温度影响
(1)在低温时液晶会凝固成 态,分子的取向是 的,分子重心的位置也是 的。
液态
流动性
规则排列
结晶
有序
有序
(2)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 ,转为液晶态。
(3)当温度进一步升高时,分子取向有序性也消失,完全进入 的状态,变成液态。
3.性质:处于液晶态的物质,分子取向有序排列,使液晶具有光学各向 。
4.液晶态类型:有些物质在特定的 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 范围具有液晶态。
消失
无序
异性
温度
浓度
5.应用
(1)广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。
(2)液晶的研究在生命科学中也有应用。某些物质在水溶液中能够形成薄片状液晶,这正是 的主要构成部分。
生物膜
[判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”]
(1)液晶是液体和晶体的混合物。( )
(2)液晶物质内分子的取向、重心的位置均是有序的。( )
(3)温度是决定有些物质液晶态的关键因素。( )
(4)某些物质在适当的溶剂中溶解时,在一定的浓度范围内具有液晶态。
( )
×
「新知检测」
×
√
√
突破·关键能力
要点一 对液体表面张力的理解
「要点归纳」
1.表面张力的成因
液体表面层分子比较稀疏,分子间作用力表现为引力,该引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层绷紧的膜。
2.表面张力及其作用
(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。在地面上,只是因为重力的影响,液体往往呈扁球形,在完全失重的条件下才呈球形。
(2)表面张力的大小由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素来决定。
(3)表面张力的方向一定和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图所示。
[例1] (多选)关于液体表面张力,下列说法正确的是( )
[A] 图甲中露珠呈球形,这是液体表面张力作用的结果
[B] 图乙中的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] 图丙中水黾可以停在水面上,是由于水的浮力作用
[D] 图丁中液体表面张力方向与液面垂直
「典例研习」
AB
【解析】 题图甲中露珠呈球形,这是液体表面张力作用的结果,故A正确;题图乙中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子间的作用力表现为引力,从而产生表面张力,故B正确;题图丙中水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力作用,故C错误;题图丁中液体表面张力方向与液面相切,故D错误。
·规律方法·
分析表面张力问题应注意的几点
(1)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引力的宏观表现。
(2)凡是液体与气体接触的表面都存在表面张力。
(3)表面张力总使液体表面积趋于最小。
要点二 对浸润和不浸润及毛细现象的理解
「情境探究」
日常生活中,如果你认真观察的话,会发现游禽会时不时地用嘴抹擦身上的羽毛,如图甲所示;当从水中回到岸上,抖一抖羽毛,水珠会全部掉落。如图乙所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径越细。
探究:(1)游禽为什么用嘴抹擦身上的羽毛 水容易脱离羽毛的原因是什么
【答案】 (1)游禽用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛。水对涂抹了油脂的羽毛不浸润。
【答案】 (2)越往下根的直径越细,越容易发生毛细现象。除草时不小心把部分树根铲断,将会使树吸收地下水分受阻。
(2)根的直径为什么越向下越细 除草时不小心把部分树根铲断,会对树吸收水分产生什么影响
「要点归纳」
1.对浸润和不浸润的理解
(1)在液体和固体接触处,液体分子除受液体内部的分子引力外,还受到固体分子的引力。
(2)浸润和不浸润的成因分析。
①浸润成因:在液体和固体接触处,当固体分子对液体分子的引力大于液体内部分子的引力时,表现为液体浸润固体。
②不浸润成因:在液体和固体接触处,当固体分子对液体分子的引力小于液体内部分子的引力时,表现为液体不浸润固体。
2.毛细现象
(1)两种表现:浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降。
(2)产生原因:如图甲所示,是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为水的表面张力作用,液体会受到效果为向上的力,因而管内液面要比管外高;如图乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到效果为向下的力,因而管内液面比管外低。
[例2] (多选)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。若固体a和毛细管b都很干净,则( )
[A] 固体a和毛细管b可能是同种材料
[B] 固体a和毛细管b一定不是同种材料
[C] 液体在与a表面的接触处,固体分子对液体分子的引力比液体内部分子的引力小
[D] 液体对毛细管b不浸润
BC
「典例研习」
【解析】 根据题图所示现象,可知该液体对固体a不浸润,对毛细管b浸润,所以a、b一定不是同种材料,故A、D错误,B正确;液体、固体接触处,固体分子对液体分子的引力比液体内部分子的引力小,才会出现不浸润现象,故C正确。
·规律方法·
浸润现象的分析要点
(1)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,所以浸润与不浸润是相对的,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)浸润和不浸润可以用附着层的液体分子的分布来解释,浸润的本质是扩展,不浸润的本质是收缩。
要点三 对液晶的理解
「情境探究」
液晶是现代生活的一个重要角色,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的生活中。
探究:(1)为什么“液体”和“晶体”联系在一起了 液晶到底是什么物质
【答案】 (1)某些物质既像液体一样具有流动性,又像某些晶体在光学性质上具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。构成液晶的有机分子,大多为棒状。
(2)液晶作为显示元件方面的用途,已经深入到了生活中的各个方面,液晶显示器是利用什么性质显示各种颜色
【答案】 (2)液晶具有光学各向异性。
1.液晶的特点
(1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,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。
「要点归纳」
2.液晶的应用
(1)研究离子的渗透性。
(2)液晶显示。
[例3] 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] 液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性
[C] 电子手表中的液晶在外加电压的影响下,能够发光
[D] 所有物质都具有液晶态
B
「典例研习」
【解析】 液晶并不是指液体和晶体的混合物,而是一种特殊的物质状态,液晶像液体一样具有流动性,故A错误;液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故B正确;当液晶通电时导通,分子排列变得有序,使光线容易通过,不通电时分子排列混乱,阻止光线通过,所以液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,但液晶并不发光,故C错误;不是所有的物质都有液晶态,故D错误。
检测·学习效果
1.下列现象中,能说明液体存在表面张力的是( )
[A] 鸭子可以浮在水面上
[B] 荷叶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
B
【解析】 鸭子能够浮在水面,这是因为它们受到了水的浮力作用,故A错误;荷叶上的露珠表面的水分子间作用力表现为引力,从而使它收缩成一个球形,与表面张力有关,故B正确;滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象,是液体分子无规则运动的反映,故C错误;悬浮在水中的花粉做无规则运动是布朗运动,是液体分子无规则运动的反映,故D错误。
2.两端开口的洁净玻璃管竖直插入某种液体中,管中液面如图所示,则( )
[A] 该液体对玻璃是不浸润的
[B] 玻璃管竖直插入任何液体中,管中液面都会下降
[C] 减小管的直径,管中液面会上升
[D] 该液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用强
A
【解析】 由题图可知,该液体与玻璃的附着层沿固体表面收缩,则该液体对玻璃是不浸润的,故A正确;玻璃管与其他液体有可能浸润,这种情况下管中液面会上升,故B错误;不浸润现象中,减小管的直径,管中液面会进一步下降,故C错误;在不浸润现象中,液体和玻璃间的相互作用比液体分子间的相互作用弱,故D错误。
3.水能够浸润玻璃。向正方形的玻璃鱼缸内注入一定体积的水(图中阴影区域),然后盖上玻璃板,完全密封。如果把这个鱼缸放置在天宫空间站,即处于完全失重的环境中,则稳定后鱼缸内水的形状可能是( )
[A] [B] [C] [D]
A
【解析】 水处于完全失重状态,由于水能浸润玻璃,在表面张力的作用下,水应该吸附在容器的内表面呈现A图的形状,故A正确,B、C、D错误。
4.目前市面上的电脑基本上都是使用液晶显示屏,下列关于液体和液晶的说法不正确的是( )
[A] 液体表面张力的方向总是跟液面相切,且与分界面垂直
[B] 液体表面张力的产生原因是液体表面层分子的分布比较密集
[C] 液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性
[D] 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
B
【解析】 液体表面张力产生在液体表面层,它的方向总是跟液面相切,且与分界面垂直,故A说法正确;液体表面张力的产生原因是液体表面层分子间距离较大,分子间的作用力表现为引力,故B说法错误;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,所以液晶显示器能够显示彩色是由于液晶的光学性质具有各向异性,故C、D说法正确。
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