第四节 液体的性质 液晶
第五节 液体的表面张力
[学习目标]1.知道液体的性质.2.了解液晶的特点及其应用.3.知道液体的表面张力，并能解释液体表面张力产生的原因．
一、液体的性质
[导学探究] 液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的？
答案 液体的微观结构．
[知识梳理]
1．液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子是密集排列在一起的，因而液体具有一定的体积，不易被压缩．
2．液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种小区域杂乱无章的分布，使液体在宏观上呈现出各向同性．
3．液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，但液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近振动，这就是液体具有流动性的原因．
4．由于分子在液体内部移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快．
二、液晶
[导学探究] 液晶在现代生活中扮演着重要角色，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生活的方方面面．什么是液晶呢？它是液体吗？
答案 在力学性质上像液体一样具有流动性、连续性，而其光学性质、电学性质与晶体的某些性质相似，具有各向异性．液晶不是液体．
[知识梳理]
1．液晶在力学性质上与液体相同，即具有流动性、连续性．
2．液晶在光学、电学性质方面与晶体相同，即具有各向异性．
3．液晶的用途：液晶显示、液晶测温．
三、液体的表面张力
[导学探究] (1)把一根棉线的两端系在铁丝环上，不要让棉线过紧，要使它处于略为松驰的状态．然后将铁丝环浸入肥皂液里，再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜．这时薄膜上的棉线仍是松驰的(如图1甲所示)．
用烧热的针刺破棉线某一侧的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化．
甲 乙 丙
图1
(2)把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松驰的(如图2甲所示)．
图2
用烧热的针刺破棉线圈里的薄膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化．
以上两个实验说明了什么问题？
答案 液体之间存在相互作用力，液体表面存在表面张力．
[知识梳理]
1．表面层的特点
(1)表面层的厚度是分子力的有效作用距离，数量级为10－9m.
(2)表面层内的分子受到其他分子的作用力的合力垂直液面指向液内．
(3)分子在表面层比在液体内具有的势能大．
2．表面张力的形成原因：液体表面增大时，表面层的势能就要增大，反之则要减少．因为势能总是有减少的倾向，因此液体表面就有收缩的趋势，好像张紧的弹性薄膜一样.
一、液体的性质
例1 关于液体和固体，以下说法不正确的是( )
A．液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强
B．液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的
C．液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置
D．液体的扩散比固体的扩散快
答案 A
解析 液体具有一定的体积，是液体分子密集在一起的缘故，但液体分子间的相互作用不像固体分子间那样强，所以B是正确的，A是错误的；液体具有流动性的原因是液体分子热运动的平衡位置不固定，液体分子可以在液体中移动．也正是因为液体分子在液体里移动比固体容易，所以其扩散比固体的扩散快，C、D都是正确的．
二、液晶
例2 (多选)关于液晶分子的排列，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
答案 AB
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：有一种液晶，在外加电压的影响下，会由透明状态变成浑浊状态，去掉电压，又恢复透明状态，故选项D错误．
三、液体的表面张力
例3 (多选)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．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
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
答案 BC
解析 在液体内，分子间的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子势能最小，在表面层r＞r0，分子力表现为引力，表面张力的作用使液面具有收缩的趋势，其方向沿液面的切线方向与分界线垂直，且分子势能比液体内部的分子势能大，故选项B、C正确，选项A、D错误．
例4 如图3所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把铁丝环在肥皂液里浸一下，使铁丝环上布满肥皂液薄膜．如果用热针刺破棉线圈内的薄膜，则棉线圈将成为圆形，主要原因是( )
图3
A．液体表面层分子间的斥力作用
B．液体表面受重力作用
C．液体表面的张力作用
D．棉线圈的张力作用
答案 C
解析 由于液体表面层内分子间距离比较大，液体表面张力使得液体表面具有收缩的趋势，故松弛的棉线圈变为圆形，C正确．
液体
1．(液体的性质)(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，可以看成是黏性极大的液体
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
答案 AB
解析 由液体的微观结构知选项A、B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，故选项C错误；金属汞在常温下就是液体，故选项D错误．
2．(液晶)关于液晶，下列说法中不正确的是( )
A．液晶态是介于固态和液态之间的中间态
B．液晶具有流动性
C．液晶表现出各向同性
D．液晶某些物理性质表现出各向异性
答案 C
3．(液体的表面张力)(多选)下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的( )
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
答案 ABD
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，故本题选A、B、D.
4．(液体的表面张力)(多选)液体表面具有收缩趋势的原因是( )
A．液体可以流动
B．液体表面层的分子势能小于液体内部分子势能
C．液体表面层的分子势能大于液体内部分子势能
D．液体表面层的分子势能有减小的趋势
答案 CD
题组一 液体的性质
1．(多选)关于液体的特点，下列描述正确的是( )
A．每一个液体分子都没有固定的位置，液体分子的平衡位置时刻变动
B．液体蒸发，是因为某些动能较大的分子克服其他分子的作用力的缘故
C．液体变成固体(凝固)时体积一定减小
D．液体跟其他固体一样，也是热胀冷缩的
答案 AB
解析 液体易流动，是因为液体分子没有固定的平衡位置；液体蒸发，是由于那些动能较大的分子挣脱其他分子的作用力而成为自由分子，故A、B正确；以水为反例可以说明C、D不正确．
2．关于液体分子的热运动，下列说法正确的是 ( )
A．较长时间在平衡位置附近的振动和较长时间平衡位置的迁移
B．较长时间在平衡位置附近的振动和短时间平衡位置的迁移
C．短时间在平衡位置附近的振动和较长时间平衡位置的迁移
D．像布朗颗粒一样，运动无规则，但永不停息
答案 B
解析 液体分子的热运动主要是较长时间在平衡位置附近的微小振动，但其平衡位置短时间内会移动到另一位置．
题组二 液晶
3．下列说法正确的是( )
A．液晶的结构与晶体的结构相同
B．液晶的结构与液体的结构相同
C．液晶的结构与非晶体的结构相同
D．液晶在某些性质上与晶体相同，在某些性质上又与液体相同
答案 D
解析 液晶的结构既不同于晶体的结构，也不同于液体的结构和非晶体的结构，故A、B、C错误．液晶在力学性质上与液体相同，具有流动性、连续性，可以形成液滴．在光学性质、电学性质等方面又具有明显的各向异性，因而又具有晶体的某些性质，所以D正确．
4．(多选)关于液晶，下列说法中正确的有( )
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
答案 CD
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；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．
5．关于液晶，以下说法正确的是( )
A．液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态
B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏
C．人体组织中不存在液晶结构
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
答案 D
题组三 液体的表面张力
6．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密
B．液体有使其体积收缩到最小的趋势
C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力
D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势
答案 D
解析 液体表面层的分子分布比内部稀疏，故A错；液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势，故B错，D对；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．
7．下列现象中，不是由于液体的表面张力造成的是( )
A．船浮于水面上
B．硬币或钢针浮于水面上
C．绸布伞有缝隙但不漏雨水
D．锋利的玻璃片，用酒精灯烧一定时间后变钝了
答案 A
解析 A项中船浮于水面上是浮力造成的，故选A.
8.如图1所示，金属框上阴影部分表示液体肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分，若将液体肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个( )
图1
答案 D
解析 肥皂膜被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状，当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最小，所以棉线被拉成凹的圆弧形状，正确选项为D.
题组四 综合应用
9．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2所示．现将左端液体下移，使铁丝刚刚露出液面，则( )
图2
A．天平仍然平衡
B．由于铁丝离开液面沾上液体，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时，和液面间生成一层液膜，此液膜的表面张力使天平左端下降
D．以上说法都不对
答案 C
解析 由于铁丝刚离开液面时，和液面间形成一层液膜，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．
10．在培养皿内注入清水，让两根细木杆相互平行地漂浮在水面上，然后在细木杆之间轻轻地滴几滴酒精，细木杆会“自动”散开．请你解释这一现象．
答案 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而处于平衡状态，滴入酒精后，细木杆之间液体的表面张力减小，使得内侧的表面张力比外侧的表面张力小，细木杆就被“拉”开了．
11．如图3所示，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油的密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在混合液中，为什么？
图3
答案 滴入混合液中的橄榄油滴，受到竖直向下的重力和液体对它竖直向上的浮力作用．由于橄榄油的密度与混合液的密度相同，使得油滴处于平衡状态．油滴在表面张力的作用下，有使液滴表面收缩到最小的趋势，因为在同体积的几何体中，球的表面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液中．
课件55张PPT。
第二章 固体、液体和气体
