3.液晶
4．液体的表面张力
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道什么是液晶，理解液晶的分子结构，知道液晶显示．(难点)
2．知道液体的微观结构．
3．掌握通过实验，观察液体的表面张力现象．(重点)
4．从微观角度了解液体表面张力的成因．(难点)
知识点一| 液晶
[先填空]
1．定义：处于固态与液态之间的过渡状态的物质．
2．液晶的分子结构：分子排列在液晶中的有序性介于固体和液体之间．
3．液晶分子的排列会因温度、压强、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等外界条件的微小变动而发生变化，由此引起液晶光学性质的改变．
[再判断]
1．液晶在任何条件下，都表现出各向异性． (×)
2．液晶是液体和晶体的混合物． (×)
3．液晶分子在特定方向排列比较整齐． (√)
[后思考]
液晶显示的基本原理是什么？
【提示】 向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明．控制电压，就可以控制光线能否穿过液晶．
液晶的主要性质
(1)液晶具有晶体的各向异性的特点
原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向．
(2)液晶具有液体的流动性
原因是从另一方向看液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性．
(3)液晶分子的排列特点
液晶分子的排列特点是从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的．
(4)液晶的物理性质情况
液晶的物理性质很容易受外界的影响(如电场、压力、光照、温度)发生改变．
1．下列叙述中正确的是( )
A．液晶态是一些特殊化合物在任何环境下表现出的固有状态
B．利用液晶在外加电压变化时由透明变浑浊可制作电子表、电子计算器的显示元件
C．有一种液晶随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质可用来探测温度
D．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点
E．从各个方向看，液晶分子的排列都是比较整齐的
【解析】 液晶态是某些化合物在特定条件下表现出的一种状态，故A错；对液晶分子，某个方向看排列比较整齐，从另一个方向看排列是杂乱无章的，E错．
【答案】 BCD
2．液晶在目前最主要的应用方向是在________方面的应用．这方面的应用是利用了液晶的多种________效应．笔记本电脑的彩色显示器也是液晶显示器．在某些液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而________，从而表现出光学________．某些物质在水溶液中能够形成________液晶，而这正是________的主要构成部分．液晶已经成为物理科学与生命科学的一个重要结合点．
【答案】 显示器 光学 定向排列 各向异性 薄片状 生物膜
(1)液晶既有液体的流动性和连续性，表现不够稳定，又具有晶体的一些各向异性特点，是某些特殊的有机化合物．
(2)液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度)下发生改变.
知识点二| 液体的表面张力
[先填空]
1．液体的微观结构
(1)液体微粒之间的相互作用力不像固体中的那么强，这使得液体具有一定的体积，不易压缩，却没有一定的形状．
(2)液体微粒的热运动主要是在平衡位置附近的微小振动，但微粒的平衡位置不是固定的，所以液体具有流动性，液体的扩散比固体的扩散快．
2．液体的表面张力
(1)定义：液体表面存在的收缩力叫做表面张力．
(2)作用效果：使液体表面积趋向最小．
(3)成因：在液体的表面层，由于分子之间的间距较大，分子之间的相互作用总体上表现为引力．
[再判断]
1．液体表面张力具有使液体表面收缩的趋势． (√)
2．木块浮在水面上是液体表面张力的原因． (×)
3．液体分子间的相互作用力比固体分子间作用力弱． (√)
[后思考]
我们看到的小草上的露珠为什么都是球形的？
【提示】 这是由于液体表面张力的作用．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．所以露珠呈球形．
1．液体分子分布特点：由于蒸发现象，表面层分子的分布比液体内部稀疏，即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大．
2．分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．
3．表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜．所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果．
4．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．如图所示．
5．表面张力的作用：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．
3．关于液体表面的收缩趋势，错误的说法是( )
A．因为液体表面分子的分布比内部密集，所以有收缩趋势
B．液体表面分子的分布和内部相同，所以有收缩趋势
C．因为液体表面分子的分布比内部稀疏，所以有收缩趋势
D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势
E．液体表面层分子间距r>r0，分子力为引力
【解析】 液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子间的距离是r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面层，分子间的距离是r>r0，分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B错误，C、E正确；表面层上方的气体分子对液体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故D错误．
【答案】 ABD
4．下列现象中，哪些是液体的表面张力造成的( )
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
E．木船漂浮在水面上
【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，E项是浮力等于重力的结果，故本题选A、B、D.
【答案】 ABD
5．下列现象中，关于液体的表面张力说法正确的是( )
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水的表面张力作用的结果
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
E．悬浮在水中的花粉做无规则运动是受水的表面张力作用的结果
【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，因为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、C选项正确．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．E中是水分子的无规则运动的结果，E错．
【答案】 ACD
表面张力的特点
1．表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现．
2．表面张力的方向与液面相切，垂直于分界线．
3．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．
4．表面张力的作用是使液体表面积有收缩到最小的趋势．
课件29张PPT。第三章 固体和液体3.液晶
4．液体的表面张力液晶固液固液温度压强光学××√液体的表面张力体积压缩形状平衡位置平衡位置流动快收缩力小表面层引√×√点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(十)
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．下列现象中，是由于液体的表面张力造成的有( )
A．船浮于水面上
B．硬币或钢针浮于水面上
C．肥皂泡呈球形
D．游泳时弄湿了的头发粘在一起
E．熔化的铁水注入内空且为球形的沙箱，冷却后铸成一个铁球
【解析】 选项A中船浮于水面是浮力造成的；选项E中铁球的形状决定于沙箱的形状，故选B、C、D.
【答案】 BCD
2．下列有关表面张力的说法中，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收缩
C．温度变化时，液体的表面张力不会变化
D．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故
E．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，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收缩；由于表面张力，被压弯的液面收缩，使小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形；表面张力也与温度有关，故B、D、E正确．
【答案】 BDE
3．下列说法正确的是( )
A．表面张力就是分子力
B．表面张力是表面层分子力的宏观表现
C．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡
D．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关
E．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势
【解析】 表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力，故A选项错误、B正确；缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，选项C错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此D、E选项正确．
【答案】 BDE
4．下列有关液晶的说法中正确的是( )
A．液晶具有流动性
B．液晶具有各向异性
C．液晶的光学性质随所加压力的变化而变化
D．液晶就是液态的晶体
E．液晶态的分子排列是稳定的
【解析】 液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性．它是一种处于液晶态的物质，其光学性质随压力的变化而变化，故D、E错误，A、B、C均正确．
【答案】 ABC
5．将一枚硬币轻轻地平放在水面上，可以不下沉，下列关于与硬币重力相平衡的力的说法，不正确是( )
A．水面的支持力
B．水的表面张力
C．水的浮力和表面张力的合力
D．水的浮力和空气浮力的合力
E．水面支持力的产生是由于水的表面张力
【解析】 硬币受到重力和水面给予的支持力作用而平衡，表面张力是水面上各部分水之间的作用力的合力，而不是硬币受到的力；当然支持力的产生是由于水的表面张力；硬币并没有浸入水中，故不受浮力作用．故A、E正确，B、C、D错误．
【答案】 BCD
6．下列关于液晶的说法，不正确的是( )
A．液晶是液体和晶体的混合物
B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定
C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D．所有物质在一定条件下都能成为液晶
E．液晶的光学性质随温度的变化而变化
【解析】 液晶是某些特殊的化合物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上杂乱．液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错，选项B、E正确．
【答案】 ACD
7．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的密度相同时，滴入的橄榄油呈球状悬浮在液体中，为什么？
【解析】 当橄榄油悬浮在液体中时，橄榄油由于表面张力的作用，使其表面收缩到最小状态，所以橄榄油呈球形．
【答案】 见解析
[能力提升练]
8．关于液体的表面张力，下列说法正确的是( )
A．表面张力是液体表面层中两个分子间的相互吸引力
B．表面张力是表面层中任一分界线一侧的分子对另一侧的分子作用力的合力
C．表面张力的方向与液面相切并与分界线垂直
D．表面张力沿液体表面各个方向都有
E．表面张力的方向与液面垂直竖直向上
【解析】 由于液体的表面层中分子稀疏，分子力表现为引力，表面张力为这些分子的合力，并非某两个分子间的引力，故A错误；若在液面上画一直线，表面张力沿液面切线并与该直线垂直，又由于各个方向分子间均有分子力，因此表面张力沿各个方向都存在，由此可知B、C、D正确，E错误．
【答案】 BCD
9．在水中浸入两个同样的毛细管，一个是直的，另一个弯的，如图所示，水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高，那么弯管中的水，下列判断不正确的是( )
A．会不断地喷出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．水滴在弯管处受到表面张力竖直向上的合力不小于其重力
E．无法判断会不会流出
【解析】 水滴在弯管口处受重力的作用而向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出，故选项B、D正确．
【答案】 ACE
10．如图所示，在培养皿内注入清水．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．请你解释这一现象．
【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小，细木杆就被“拉”开了．
【答案】 见解析
11．如图所示，把一根金属丝水平地悬挂在灵敏弹簧测力计的下端，然后将盛着液体的容器放在金属丝下面，使金属丝水平地浸入液体中，这时如果把灵敏弹簧测力计慢慢地向上移动，让金属丝水平地从液体里露出来，就可以看到金属丝和液面之间出现了一层液体的薄膜，同时金属丝本身也被薄膜包围着．由于表面张力的作用，薄膜向下拉金属丝，而使测力计的弹簧伸长，继续移动测力计，直到金属丝和液面之间的薄膜刚要断开为止．设此时测力计的读数为F，金属丝的重量为mg，求薄膜每一面上平行于金属丝的分界线上的表面张力的大小．
【解析】 设液体表面张力为F1，由平衡条件得
mg＋2F1－F＝0.
解得F1＝(F－mg)．
【答案】 (F－mg)
