2.5 液体的表面张力 学案（粤教版选修3-3）
一、学习目标：
1．知道液体的宏观性质（具有一定的体积，不易压缩，有流动性），从而了解液体的微观结构：液体的微观粒子也在平衡位置附近做微小的振动，但液体分子没有固定不变的平衡位置．
2．能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象．了解表面张力现象在实际中的应用，并能解释一些简单的自然现象．
说明：
1．表面张力产生的原因，主要是从分析液体表面层的分子分布比液体内部稀疏得出的．液体表面分子间的相互作用表现为引力，在液体表面各部分间产生了相互吸引的力，即为表面张力．
2．对表面张力现象在实际中的应用，学生只要能从液体表面张力要使液面收缩到最小来解释有关现象就可以了．
二、典型例题
关于液体表面张力的产生原因
例1 关于液体的表面张力的下列说法中正确的是（? ）。
A、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于
B、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于
C、产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D、表面张力使液体的表面有收缩的趋势
分析与解：由分子运动论可知：在液体与空气接触面附近的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱，所以它们基本上只受到液体内部分子的作用，因而在液面处便形成一个特殊的薄层，称为表面层。在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离 ，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势。答案：D。
关于表面张力的现象
例2 下列现象中，由表面张力引起的现象是（? ）。
A、酒精和水混合后体积减小
B、水银温度计中的水银柱的升或降
C、荷叶上的小水球呈球形
D、洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露出水面后头发聚拢到一起
分析与解? 因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势，故选项C和D是正确的。酒精和水混合后体积减小，是由于分子间存在着空隙形成的。水银柱的升降是由于水银柱的热胀和冷缩造成的。
答案：C、D。
关于表面张力对肥皂泡的收缩趋势
例3 肥皂泡内气体的压强为p，外界大气压强为 ，则（??? ）。
A、 B、 C、 D、无法比较p与的 大小
分析与解：因为液体的表面张力使流体表面有收缩的趋势，所以肥皂泡有缩小的趋势。因而把皂泡内外压强的关系如图所示。
答案：A。
第五讲 液体的表面张力
[目标定位] 1.通过实验，观察液体的表面张力现象.2.解释表面张力产生的原因.3.交流讨论日常生活中表面张力现象的实例.
1.表面层
(1)液体的表面是一个厚度为分子有效作用距离(10－9m)的薄层.
(2)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大.
(3)液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂直液面指向液内，因此液体表面就有收缩的趋势.
2.表面张力
(1)定义：液体表面各部分间相互作用的拉力.
(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能小的面积.而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小.因此小水珠、小露珠等都呈现球形.若露珠过大，重力影响不能忽略则呈椭球形.完全失重环境下，可形成标准的球形.
一、表面张力及液体的表面现象
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.例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形).
2.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.
例1 如图1所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分.若将肥皂膜的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 肥皂膜未被刺破时，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，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状.正确选项为D.
二、表面张力的微观解释
1.分子力特点：分子作用球是半径等于分子有效作用距离的球，液体内部的分子A受到的所有球内分子对它的作用力为零，表面层分子B受到的斥力可认为是球对称的，但缺少了表面层外分子的引力，因此分子B受到的引力的合力垂直液面指向液内，如图2所示.
图2
2.表面特性：因把液体内部的分子移到表面层上时，分子力做负功，分子势能增加，所以分子在表面层时比在液体内具有较大的势能，表面层越大，分子数越多，表面层的势能就越大，液体表面减小时，表面层的势能就要减少，又势能总有减少的倾向，因此，液体表面具有收缩的趋势.
3.表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图3所示.
图3
例2 下列叙述中正确的是( )
A.液体表面张力随温度升高而增大
B.液体尽可能在收缩它们的表面积
C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
D.液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些
答案 BC
解析 这是有关液体表面层分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏.这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势.随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小.而在液体内，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，所以分子势能比液体内部的分子势能大.
借题发挥 表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小.
液体表面现象
1.下列关于液体表面张力的说法中不正确的是( )
A.表面张力的作用是使液体表面伸张
B.表面张力的作用是使液体表面绷紧
C.有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴，滴的液滴总是近似球形，这是由于表面张力的缘故
答案 A
解析 表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形.故B、C、D说法正确，答案选A.
表面张力的微观解释
2.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，从而表现为引力，因而产生表面张力
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.表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势
答案 BD
(时间：60分钟)
题组一 液体的表面张力
1.下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是( )
A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用
B.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
C.缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果
D.喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
答案 AD
解析 仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A选项正确，C选项错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，故B选项错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D选项正确.
2.下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的( )
A.水银温度计中水银面的上升或下降
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 BD
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B、D.
3.如图1所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破，线的形状将变成图中的( )
图1
答案 C
4.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，水银在烧杯中呈怎样的形
状( )
答案 D
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.因为表面张力作用下水银的表面要收缩至最小，所以最终水银成球形.
5.下列现象中能说明液体的表面张力或表面张力变化的有( )
A.小木块悬浮在水面上静止不动
B.熔化的铁水注入内空且为球形的砂箱，冷却后铸成一个铁球
C.水面上漂浮的几根火柴棒，在加入一点肥皂水后，迅速向四周散开
D.在撒有一层粉笔灰的水面上用烧热的铁丝接触后，粉笔灰向四周散开
答案 CD
解析 选项A是浮力作用，B中铸成铁球是由砂箱的形状决定的，A、B均不对.C中肥皂水是表面活性剂，加入后水的表面张力减小，火柴棒散开，D中温度升高使水的表面张力减小，粉笔灰会迅速散开，C、D对.
6.如图2所示，布满肥皂膜的金属框abcd水平放置，ab边能在框架上无摩擦地左右滑动，那么，ab边会向滑动，做运动.
图2
答案 右 加速
解析 由于肥皂膜有收缩的趋势，所以ab边在表面张力的作用下会向右做加速运动.
题组二 表面张力的微观解释
7.液体表面张力产生的原因是( )
A.液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力
B.液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力
C.液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力
D.液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力
答案 C
解析 液体表面层内分子比内部稀疏.液体表面层内分子间的相互作用表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C.
8.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分子间的相互作用力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力
C.不论是水还是水银，表面引力都会使表面收缩
D.表面张力的方向与液面垂直
答案 BC
9.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密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？
图3
答案 见解析
解析 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.由于油的密度与液体的密度相同，使得油滴好像处于失重状态.油滴在表面张力的作用下，收缩液面有使液面尽量减小的趋势.因为在同体积的几何体中，球的表面面积最小，所以油滴在表面张力作用下收缩成球状悬浮在混合液内.
课件18张PPT。
第二章——固体、液体和气体第五讲 液体的表面张力目标定位
1.通过实验，观察液体的表面张力现象.
2.解释表面张力产生的原因.
3.交流讨论日常生活中表面张力现象的实例.预习导学 梳理·识记·点拨 1.表面层
(1)液体的表面是一个厚度为分子 (10－9 m)的薄层.
(2)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大.
(3)液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂直液面指向液内，因此液体表面就有收缩的趋势.有效作用距离2.表面张力
(1)定义：液体表面各部分间相互 的拉力.
(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能 的面积.而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积 .因此小水珠、小露珠等都呈现 .若露珠过大，重力影响不能忽略则呈 .完全失重环境下，可形成标准的球形.作用小最小球形椭球形课堂讲义 理解·深化·探究一、表面张力及液体的表面现象
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.例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形).
2.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.例1 如图1所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分.若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个( )图1解析 肥皂膜未被刺破时，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，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状.正确选项为D.
答案 D二、表面张力的微观解释
1.分子力特点：分子作用球是半径等于分子有效作用距离的球，液体内部的分子A受到的所有球内分子对它的作用力为零，表面层分子B受到的斥力可认为是球对称图2的，但缺少了表面层外分子的引力，因此分子B受到的引力的合力垂直液面指向液内，如图2所示.2.表面特性：因把液体内部的分子移到表面层上时，分子力做负功，分子势能增加，所以分子在表面层时比在液体内具有较大的势能，表面层越大，分子数越多，表面层的势能就越大，液体表面减小时，表面层的势能就要减少，又势能总有减少的倾向，因此，液体表面具有收缩的趋势.3.表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图3所示.图3例2 下列叙述中正确的是( )
A.液体表面张力随温度升高而增大
B.液体尽可能在收缩它们的表面积
C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
D.液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些
解析 这是有关液体表面层分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏.这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势.随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小.而在液体内，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，所以分子势能比液体内部的分子势能大.
答案 BC借题发挥 表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小.对点练习 巩固·应用·反馈液体表面现象
1.下列关于液体表面张力的说法中不正确的是( )
A.表面张力的作用是使液体表面伸张
B.表面张力的作用是使液体表面绷紧
C.有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴，滴的液滴总是近似球形，这是由于表面张力的
缘故解析 表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；
由于表面张力使液滴收缩成球形.故B、C、D说法正确，答案选A.
答案 A表面张力的微观解释
2.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，从而表
现为引力，因而产生表面张力
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.表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势BD
