人教版高中物理选择性必修第三册第二章气体、固体和液体第5节液体课件（44页PPT）

(共44张PPT)
[学习目标]
1.通过观察和实验，知道液体表面有收缩的趋势，了解液体的表面张力的概念、方向及意义。
2.知道浸润和不浸润现象及毛细现象，并能解释上述现象。
3.知道液晶的概念和特征，了解液晶的应用。
1.表面层：液体表面跟_____接触的薄层，如图所示。
气体
2.液体的表面张力
(1)定义：使液体表面_____的力，叫作液体的表面张力。
(2)方向：总是跟液面____，且与分界线____。在液体表面任意画一条线MN，MN两侧的液体之间的引力方向如图所示。
绷紧
(3)成因：液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，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。
相切
垂直
3.作用效果：使液面具有_____的趋势，使液体表面积趋于最小。
4.影响因素：表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。
收缩
[思考探究]
(1)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？
(2)在空间实验室里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？
提示　(1)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。
(2)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。太空中，物体完全失重，表面张力使液滴呈球形。地面上，表面张力尽管仍然存在，但重力使露珠呈扁平球形。
[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，分子间的作用力表现为引力，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，分子间的作用力表现为引力，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。
B
[例2]　(多选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有(　　)
A.水黾(一种昆虫)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
解析　由于表面张力的存在，使得液体表面如同一张绷紧的膜，富有弹性且具有使液体收缩到最小的趋势，水黾可以停在水面上，叶面上的露珠呈球形都是由于存在表面张力，故选项A、B正确；滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象，悬浮在水中的花粉做无规则运动是由于水分子在做无规则运动，故选项C、D错误。
AB
[总结提升]
分析表面张力问题的三点注意
(1)表面张力是液体表面层中大量分子间引力的宏观表现。
(2)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。
(3)表面张力的方向与液面相切。
1.浸润和不浸润
(1)浸润：一种液体会____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____某种固体，_________在这种固体的表面上的现象。
(3)当液体和与之接触的固体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，则形成不浸润现象，表现为液体不浸润固体。
(4)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。
润湿
附着
润湿
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)特点：管的内径越___，毛细现象越明显。
(3)产生原因
如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈____，液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它_____的力平衡，液面稳定在一定的高度；乙是不浸润情况，管内液面呈___形，合力的作用使液体受到_____的力，因而管内液面比管外___。
上升
下降
小
凹形
向上
凸
向下
低
[思考探究]
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熨烫。为什么这样做可以去掉衣料上的蜡迹？
提示　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]　下列对浸润与不浸润现象的认识正确的是(　　)
A.水是浸润液体，水银是不浸润液体
B.浸润现象中，附着层里分子比液体内部稀疏
C.不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强
D.不浸润现象中，附着层里分子间表现出引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出斥力
D
解析　同一种液体是浸润液体还是不浸润液体是相对的，水对玻璃来说是浸润液体，对蜂蜡来说是不浸润液体，水银对玻璃来说是不浸润液体，对铅来说是浸润液体，故A错误；在浸润现象中，附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力大，分子分布比液体内部更密，因而在附着层里液体分子力表现为斥力，附着层有扩展的趋势；在不浸润现象中，附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力小，分子分布比液体内部稀疏，因而在附着层里液体分子力表现为引力，附着层具有收缩的趋势，故B、C错误，D正确。
[例4]　(多选)把很细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，能正确表示毛细现象的是(　　)
AC
解析　水能浸润玻璃，A正确；水银不浸润玻璃，C正确；B、D选项中管内、外的浸润情况不一致，所以是不可能的，B、D错误。
[总结提升]
理解浸润和不浸润及毛细现象的三个关键
(1)浸润是固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，使附着层内分子的分布比液体内部更密，使液体跟固体的接触面有扩展的趋势。
(2)不浸润是固体分子对液体分子的引力小于液体分子之间的引力，使附着层内分子的分布比液体内部更稀疏，由于表面张力使液体跟固体的接触面有收缩的趋势。
(3)毛细现象是指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。
1.概念：液晶是介于____和____之间的一种物质状态。
2.微观结构：构成液晶的分子为____分子，大多为____，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互____排列。
3.特点
(1)液晶既具有液体的_______，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。
(2)液晶具有光学上的各向____，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。
固态
液态
有机
棒状
平行
流动性
异性
4.应用
(1)液晶显示器：用于电子手表、电子计算器、电脑等。
(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。
[易错辨析]
(1)液晶的各种物理性质均表现为各向异性。( )
(2)液晶具有液体的流动性，液晶的分子排列与液态相同。( )
(3)液晶是液体和晶体的混合物。( )
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[例5]　(多选)甲、乙、丙、丁四位同学组成合作学习小组，对晶体和液晶的特点展开了讨论，他们的说法正确的是(　　)
A.甲说，晶体有单晶体和多晶体，单晶体有天然规则的几何外形
B.乙说，多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成的，所以多晶体没有固定的熔点
C.丙说，液晶就是液态的晶体，其光学性质与多晶体相似，具有各向异性
D.丁说，液晶是一种在分子结构上介于固体和液体之间的中间态，它具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
AD
解析　晶体分为单晶体和多晶体，单晶体有天然规则的几何外形，A选项正确；多晶体是由许多单晶体杂乱无章地组合而成，没有天然规则的几何外形，但有固定的熔点，B选项错误；液晶是一种介于固体与液体之间的中间态，它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，C选项错误，D选项正确。
1.(液体的表面张力)航天员王亚平在空间站核心舱演示太空液桥实验。在两块小塑料板上分别挤上些许水，形成了两个小水球，而后两塑料板轻轻靠近，两个小水球就融为一体并在两塑料板间形成一个数厘米长的液体小“桥”。下列说法正确的是(　　)
A.日常生活中地球上不可能有“水桥”现象
B.液体的表面张力是液体所有分子间相互吸引作用力的宏观体现
C.液体的表面张力有使液体表面积缩小的趋势，使分子势能趋于最小
D.在空间站核心舱内微重力环境下，液体的表面张力比在地面上更大
C
解析　 “水桥”形成的根本原因是水的表面张力的作用，在地球上也可以有“水桥”现象，只是因为重力使得“桥”较短，A错误；液体的表面张力是液体表面层分子间相互作用力的宏观体现，B错误；液体的表面张力有使液体表面积缩小的趋势，使分子势能趋于最小，C正确；液体的表面张力大小取决于液体表面层内分子间间距，与环境重力大小无关，D错误。
2.(浸润和不浸润及毛细现象)(多选)在如图所示情况中，属于浸润现象的是(　　)
BC
解析　液体润湿并附着在固体表面上的现象，为浸润现象，故B、C正确。
3.(液晶)(多选)关于液晶，以下说法正确的是(　　)
A.液晶态的存在只与温度有关
B.因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C.人体的某些组织中存在液晶结构
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　液晶态可以在特定温度范围内或一定的浓度范围存在；液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，液晶本身不会发光；它对离子的渗透作用与人体的某些组织相同；在外加电压下，液晶对不同色光的吸收程度不同，但液晶本身不会发光，故C、D选项正确。
CD
4.(晶体、液晶、液体)(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是(　　)
A.晶体和液晶的性质是完全相同的
B.液晶就是液体，具有液体的所有性质
C.液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态
D.液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性
解析　晶体属于典型的固体，其分子排列呈一定的点阵结构，有规律，而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的，像液体一样具有流动性，而在光学等物理性质上又与晶体相似，具有各向异性，故选项C、D正确。
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[基础巩固练]
1.下列关于液体表面具有收缩趋势原因的说法正确的是(　　)
A.液体可以流动
B.液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离
C.与液面接触的容器壁的分子，对液体表面分子有吸引力
D.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
解析　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相互作用力表现为引力，这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力(即表面张力)，表面张力使液体表面具有收缩的趋势，故D正确。
D
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2.(2025·河北承德检测)玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的空间站内，水银在烧杯中呈现的形状是图中的(　　)
D
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解析　因为水银不浸润玻璃，所以在完全失重的情况下，水银的形状只由表面张力决定。因为在表面张力作用下水银的表面积要收缩至最小，所以最终水银呈球形，选项D正确。
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3.(多选)下列现象中，哪些是液体的表面张力引起的(　　)
A.两滴水银相接触，立即会合并到一起
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.水珠在荷叶上呈球形
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A、B、D正确。
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4.春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力
B.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力
C.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力
D.在水珠表面层，水分子间的作用力为零
解析　荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，故A错误；在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，故B正确，C、D错误。
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5.(2025·湖北八校联考)关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)
A.液体的表面张力是液体各部分之间的相互吸引力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为零
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　液体的表面层分子要比内部稀疏些，分子间的距离较内部分子间的距离大，表面层分子间的作用力表现为引力，A、B错误；液体的表面张力总使液面具有收缩的趋势，C正确；液体的表面张力的方向总是与液面相切，总是与液面分界线相垂直，D错误。
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6.将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列各图可能正确的是(　　)
B
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解析　液体不浸润玻璃时，在玻璃细管内会下降，并形成向上凸起的球面，液体浸润玻璃时，液体在玻璃细管内会上升，并形成向下凹陷的球面，且细管越细，液柱上升越高或下降越深，故B符合题意。
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7.(多选)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，故选项B正确，选项C错误；液晶的物理性质不稳定，例如，有一些液晶，在外加电压的影响下，会由透明状态变成混浊状态，去掉电压，又恢复透明状态，故选项D错误。
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8.(多选)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，可以看作是黏滞性极大的液体
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A、B选项正确；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C选项错误；金属汞在常温下就是液体，故D选项错误。
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9.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.只有浸润液体才能产生毛细现象
B.液体的表面张力的方向总是与液面相切
C.晶体熔化时，吸收的热量用来增加晶体的分子势能
D.气体的内能是分子热运动的平均动能与分子间势能之和
解析　浸润液体和不浸润液体在细管中都会产生毛细现象，故A错误；表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，故B正确；在晶体熔化过程中，吸收的热量全部用来增加晶体的分子势能，故C正确；对于气体，分子间距远大于平衡距离，分子间的作用力忽略不计，故分子势能为零，所以气体内能是分子热运动的平均动能，故D错误。
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[能力提升练]
10.(多选)以下说法正确的是(　　)
A.因为水银滴在玻璃板上形成椭球状，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
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解析　液体对固体是否发生浸润现象，是由液体与固体两者的性质共同决定的，水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，故A错误，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，故必须盖紧盖子，故C正确；D选项说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理，正确。
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11.(多选)关于固体与液体，下列说法正确的是(　　)
A.若物体表现为各向同性，则该物体一定是非晶体
B.液晶中分子排列的有序性介于晶体和液体之间
C.露珠呈球状，是表面张力作用的结果
D.有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的微粒能够形成不同的空间结构
解析　多晶体也具有各向同性，若物体表现为各向同性，则该物体可能是多晶体，A选项错误；液晶一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体，分子在特定方向排列比较整齐有序，具有各向异性的特点，B选项正确；露珠呈球状，是表面张力作用的结果，C选项正确；有的物质能够生成种类不同的几种晶体，因为它们的微粒能够形成不同的空间结构，D选项正确。
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12.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，如图所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则(　　)
C
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A.天平仍然平衡
B.由于铁丝离开水面沾上液体，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，和液面间生成一液膜，此液膜的表面张力使天平左端下降
D.以上说法都不对
解析　由于铁丝刚好离开液面，此时铁丝和液面间生成一液膜，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，故C选项正确。
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[拓展培优练]
13.如图所示，在培养器内注入清水，让两根细木杆相互平行地浮在水面上，再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精，细木杆会“自动”散开，请解释这一现象。
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答案　见解析
解析　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，细木杆处于平衡状态，滴入酒精后，水的纯净度降低，内侧的表面张力减小，内侧比外侧的表面张力小，细木杆就散开了。