第五节 液体的表面张力
学 习 目 标
重 点 难 点
1．知道液体微观结构的特点，知道显示液体表面张力的现象．
2．知道液体表面层的特点，知道液体表面张力产生的原因．
3．能用液体表面张力产生的原因解释有关的现象.
1.理解液体的表面张力．(重点)
2．通过分子动理论的观点、解释表面张力产生的原因．(难点)
一、液体的表面现象
基本知识
(1)肥皂膜实验现象
①刺破铁丝环上松弛棉线左侧的肥皂膜，右侧液膜收缩，使棉线向右张紧．
②刺破铁丝环上松弛棉线右侧的肥皂膜，左侧液膜收缩，使棉线向左张紧．
③刺破铁丝环中肥皂膜中心棉线圈内的肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜收缩，使棉线张紧，形成圆形．
(2)实验结论
液体表面好像张紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势．
二、液体的表面张力及其微观解释
1．基本知识
(1)表面层
①液体的表面是一个厚度为分子有效作用距离(10－9 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．
(2)表面张力
由于液体表面有收缩的趋势，在液体表面存在相互作用的拉力．
2．思考判断
(1)液体表面张力是液体各部分之间的相互吸引力． (×)
(2)液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为零． (×)
(3)不论是水还是水银，表面张力都会使液体表面收缩． (√)
3．探究交流
如图，在一个碗里放些水，水面上平行静浮着两根火柴杆，在两火柴杆中间轻轻滴入一小滴酒精，会看到火柴杆向两侧迅速分开，为什么？
【提示】 两火柴杆中间部分水中因掺杂酒精，使每单位长度上的表面张力减小，两火柴杆外侧水面向外收缩的表面张力大于内侧水面向里收缩的表面张力，于是两火柴杆迅速分开．
正确理解液体的表面张力
【问题导思】
1．液体的表面就像张紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势，为什么液体表面具有收缩的趋势呢？
2．为什么有的昆虫能在水面上“亭亭玉立”而不下沉？
3．液体表面张力的大小与哪些因素有关？
1．形成原因
如图所示，在液体内部，液体分子所受的分子力是平衡的，而在表面层里，液体分子所受的分子力是不平衡的，来自液体内部分子的引力要大于来自更接近表面的分子的引力，因此它们有着进入液体内部的趋势，致使液体表面像一张绷紧的膜，这就是液体表面有收缩趋势的微观本质，这种液体表面相互吸引的力，叫作表面张力．如果在液面上画一条分界线MN，把液面分为A和B两个部分(如图所示)，那么，由于表面层中分子间的引力，液面A对液面B有引力F1，液面B对液面A有引力F2，由于MN处于静止状态，所以F1和F2大小相等，方向相反，它们就是表面张力．
2．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．
3．表面张力的作用
使液体表面具有收缩的趋势，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．
4．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．
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的引力的宏观表现．凡液体与气体接触的表面都存在表面张力．
下面有关表面张力的说法，错误的是( )
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收缩
C．有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于有表面张力的缘故
D．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于有表面张力的缘故
【审题指导】 解答本题要明确以下两点：
(1)液体的表面张力使液面具有收缩趋势．
(2)在体积相等的各种形状的物体中，球形表面积最小．
【解析】 表面张力的作用效果是使液体表面收缩，B正确，A错误；由于表面张力，液面被压弯并收缩，使小昆虫浮在液面上，C正确；由于表面张力，使液滴收缩成表面积最小的球形，D正确．
【答案】 A
1．表面张力仅是产生向上的力的原因，它不是向上的力，而是表面各部分相互吸引的力．
2．液体表面施加的向上的力属于弹力范畴，是表面要恢复形变引起的(恢复形变的力源于表面张力)不同于浮力．
1．如图所示，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里那部分薄膜，则棉线圈将成为圆形，主要原因是( )
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
【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．
【答案】 C
液体表面张力与浮力的区别
王刚同学到青岛崂山风景区爬山，山上有个山泉，山泉里水是富含矿物质的矿泉水．他发现山泉底部有许多硬币，可能是游客投掷的．令人惊奇的是，居然还有硬币浮在水面上，这是怎么回事？谁能帮他解开心中的谜团？
【审题指导】 解答本题的关键：
(1)硬币浮在水面上时并没有任何部分浸入水中，所以无浮力．
(2)表面张力的成因及方向．
【解析】 这一现象是表面张力作用的结果．由于硬币密度大于水的密度，硬币放入水中易下沉．而硬币表面由于经常和手接触，有一层油膜，这一层油膜使硬币与水不浸润．将硬币轻轻放在平静的水面时，在水的表面张力作用下，硬币浮在水面上．
【答案】 见解析
2．下列现象不是因为表面张力起作用的是( )
A．小缝衣针漂浮在水面上
B．小木船漂浮在水面上
C．荷叶上的小水珠呈球形
D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流出来
【解析】 小木船漂浮在水面上，是由于浮力的原因．
【答案】 B
表面张力与浮力的区别
1．液体表面可以支持一些轻小物体，但表面张力不是向上的力，它仅是产生向上的力的原因，表面张力是表面各部分相互吸引的力．
2．液体表面施加的向上的力属弹力范畴，是表面要恢复形变引起的(恢复形变的力源于表面张力)，不同于浮力；浮力是由于浸入液体中的物体上、下表面的压强差所产生的力．
1．(双选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有( )
A．水黾可以停在水面上
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】 红墨水散开和花粉的无规则运动直接或间接说明分子的无规则运动，选项C、D错误；水黾停在水面上、露珠呈球形均是因为液体存在表面张力，选项A、B正确．
【答案】 AB
2．处于液体表面层中的分子比液体内部的分子有( )
A．较小的势能 B．较大的势能
C．相同的势能 D．较大的动能
【解析】 由于液体表面层的分子距离比液体内部大，液体内部的分子具有的势能为零，所以表面层中分子的势能较大．
【答案】 B
3．关于液体表面的收缩趋势，下列说法正确的是( )
A．因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势
B．液体表面分子有向内运动的趋势，表现为收缩趋势
C．因为液体表面分子分布比内部稀疏，所以有收缩趋势
D．因为液体表面分子所受引力与斥力恰好互相平衡，所以有收缩趋势
【解析】 表面层分子分布比内部稀疏，分子间表现为引力，所以液体表面有收缩趋势．
【答案】 C
4.如图所示，金属框abcd水平放置，ab边能在框架上无摩擦地左右滑动．若让金属框布满肥皂膜，那么，ab边将向哪侧滑动？做什么运动？
【解析】 由于ab边能在框架上无摩擦地左右滑动，而肥皂膜的表面张力为ab边提供了向右的拉力，使它向右做加速运动．
【答案】 右 加速
课件33张PPT。第二章 固体、液体和气体第五节 液体的表面张力圆形右张紧左张紧收缩的趋势
收缩收缩液内液面有效作用× × √ 正确理解液体的表面张力 液体表面张力与浮力的区别 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(八)
(建议用时：45分钟)
1．下列现象中哪个不是由表面张力引起的( )
A．使用钢笔难以在油纸上写出字
B．布伞有孔，但不漏水
C．草叶上的露珠呈球形
D．玻璃细杆顶端被烧熔后变成半球形
【答案】 A
2．关于液体的表面张力，下列说法中错误的是( )
A．表面张力是液面各部分间相互吸引的力
B．表面张力是液体表面层中任一分界线两侧大量分子相互作用力的宏观表现
C．表面层里分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表现为引力
D．表面层里分子距离比液体内部小些，分子表现为引力
【解析】 表面张力是由于液体表面层的分子距离比液体内部大些，分子力表现为引力．
【答案】 D
3.如图所示，布满了肥皂膜的金属框架上的AB，是质量可以忽略不计的一段棉线，若将金属框架下半部分的肥皂膜刺破，则AB的形状是下图中的( )
【解析】 下半部分肥皂膜被刺破后，上半部分的液面由于表面张力作用，具有收缩的趋势．故D对．
【答案】 D
4．关于树叶上的露珠呈球形的原因，下列说法正确的是( )
A．露珠在重力和表面张力的共同作用下呈球形
B．露珠的重力和表面张力平衡，靠水分子的引力呈球形
C．露珠的重力比表面张力小得多，可忽略，在表面张力的作用下呈球形
D．露珠只在重力作用下呈球形
【解析】 露珠的质量较小，重力影响与表面张力影响相比小得多，可以忽略不计．露珠的形成是靠液体的表面张力，使其表面积缩小到最小即球形．
【答案】 C
5.用一段金属丝做成环状，把棉线的两端松弛的系在环上的两点上，然后浸入肥皂水中，再拿出来使环上形成肥皂膜，如果用针刺穿棉线一侧的肥皂膜，则如图所示a、b、c三个图中，可能的是图( )
A．a、b、c B．a、b
C．b、c D．a、c
【解析】 由于液体表面张力的作用使液体表面像张紧的橡皮膜．一侧的肥皂膜被刺破后，另一侧的液面由于表面张力作用，具有收缩的趋势，故B对．
【答案】 B
6．我们在河边会发现有些小昆虫能静止于水面上，这是因为( )
A．小昆虫的重力可忽略
B．小昆虫的重力与浮力平衡
C．小昆虫的重力与表面张力平衡
D．表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”，对小昆虫产生一个向上的支持力，小昆虫的重力和支持力平衡
【解析】 小昆虫静止在水面上是因为小昆虫所受的合外力为零；表面张力不是作用于小昆虫上的力，而是产生于液体表面层中的力．
【答案】 D
7．在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸入液体中，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( )
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】 铁丝在刚离开液面时，和液面之间形成一层膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表现为引力，对铁丝产生向下的拉力作用，使天平左端下降，C正确．
【答案】 C
8.如图所示，若玻璃在空气中的重力为G1，排开的水重G2，则图中弹簧测力计的示数为( )
A．等于G1
B．等于G2
C．等于(G1－G2)
D．大于(G1－G2)
【解析】 由于存在表面张力，玻璃会受到水面的向下的作用力，故D项正确．
【答案】 D
9．用纸折一只小船，船尾粘一小块肥皂，轻轻放在清水盆中，纸船会自动前进一小段距离，为什么？
【解析】 船尾溶有肥皂，每单位长度的表面张力减少，船四周水面收缩的表面张力的合力向前，使船自动前进．
【答案】 见解析
10．水的密度比沙的密度小，为什么沙漠中的风能刮起大量沙子，而海洋上的风却只带有少量的水沫？
【解析】 由于海水水面有表面张力的作用，水珠之间相互吸引着，风很难把水珠刮起，只能形成海浪，所以海洋上的风只带着少量的水沫；而沙漠中的沙子却不一样，沙粒之间作用力很小，几乎没有，所以风很容易刮起大量沙子．
【答案】 见解析
11.如图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？
【解析】 根据油滴的受力情况和表面层的特点即可解释．滴入混合液中的油滴，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．
【答案】 见解析
