人教版高中物理选修3-3 学案第九章 固体、液体和物态变化 第2节 液体Word版含解析
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-3 学案第九章 固体、液体和物态变化 第2节 液体Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 165.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-01-02 14:52:05 | ||
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文档简介
第2节 液体
1．了解液体的微观结构特点。
2．知道生活中的液体表面张力现象，知道液体表面张力形成的原因。
3．了解浸润和不浸润现象，了解毛细现象。
4．知道什么是液晶，了解液晶的特性及应用。
一、液体的微观结构
1．分子距离：液体分子之间的距离比气体分子间距离小得多，比固体分子之间距离略大。
2．流动性：液体没有固定的形状，具有流动性。
3．分子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小，比气体分子间的作用力要大。
二、液体的表面张力
1．表面层
(1)液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。
(2)表面层里的分子比液体内部的分子稀疏，分子间的距离大于r0，因此，在表面层内液体分子间的作用力表现为引力。
2．表面张力
如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用效果是使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。表面张力具有使液体表面收缩的趋势。
三、浸润和不浸润
1．浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上。这种现象叫做浸润。
2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体也就不会附着在固体上。这种现象叫做不浸润。
3．附着层中分子的特点：附着层中的分子同时受到固体分子和液体内部分子的作用力。
四、毛细现象
1．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，称为毛细现象。
2．浸润液体在毛细管里上升后，形成凹形液面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸形液面。
3．毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大。
五、液晶
1．介于晶体和液体之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做液晶。
2．液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有物理性质的各向异性。
判一判
(1)表面张力是液体内部各分子间的相互作用。( )
(2)浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏。( )
(3)液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化。( )
(4)液体的扩散比固体的扩散快，是因为分子在液体里的移动比在固体中容易。( )
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)√
课堂任务 对液体微观结构的认识
1．液体的微观结构
液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成。液体由大量这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着。
2．液体的宏观特性
(1)各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性。
(2)一定体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间的束缚作用强，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定的体积。
(3)流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因。
(4)扩散特点：液体中扩散现象是由液体分子运动产生的，分子在液体里的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。
例1 (多选)关于液体和固体，以下说法中正确的是( )
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
[规范解答] 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力不像固体分子间的相互作用力那样强，所以B正确，A错误。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，所以其扩散也比固体的扩散快，C、D都正确。
[完美答案] BCD
(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，可以看做是粘滞性极大的液体
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
答案 AB
解析 由液体的微观结构知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C错误。金属汞在常温下就是液体，故D错误。
课堂任务 液体的表面张力
对液体表面张力的理解
1．表面张力的形成
(1)分子分布：液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏。
(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层里分子之间距离较大，分子力表现为引力。
(3)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，液体表面好像绷紧的膜。
(4)表面张力的方向：与液面相切，垂直于液面上的各条分界线。如图所示。
2．表面张力的作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体面积趋于最小，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，滴在洁净玻璃上的水银滴呈球形。(由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形)
(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。
例2 液体表面的各部分之间存在表面张力，是因为( )
A．表面层中的分子间的距离大于内部分子间的距离，分子间的相互作用力表现为引力
B．表面层中的分子间的距离等于平衡距离，因此各分子都稳定在自己的平衡位置上
C．表面层中的分子间的距离小于平衡距离，因此分子间的作用力很强
D．液体内部的分子吸引表面层中的分子，使其表面收缩，这种分子间吸引力的宏观表现就是液体的表面张力
[规范解答] 根据表面层的特点，表面层内的液体分子间距大于内部分子间距，分子已离开了平衡位置，分子间表现为引力，使液面有收缩的趋势，故选A。
[完美答案] A
解答液体表面张力问题的技巧
解答液体的表面张力问题，应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果，以及与表面张力大小相关的因素等。
(多选)下面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．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，这是由于表面张力的缘故
答案 BCD
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球形，D正确。
课堂任务 浸润、不浸润及毛细现象
1．对浸润和不浸润现象的理解
浸润与不浸润现象是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，在接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。
附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的分子就比液体内部稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。
相反，如果受到的固体分子的吸引相当强，附着层里的分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体分子相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，产生浸润现象。
液体能否浸润固体，取决于液体和固体两者的性质，而不单纯由液体或固体单方面性质决定。同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的，如水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅、锌等。
液体的宏观特性及现象都是由它的微观结构决定的。因此，在解决有关液体问题时，要从液体的微观结构特点着手分析。
2．毛细现象的解释
当毛细管插入浸润液体中时(如图甲)，附着层里的排斥力使附着层沿管壁上升，这部分液体上升引起液面弯曲，呈凹形弯月面，使液体表面变大。与此同时，由于表面层的表面张力的收缩作用，管内液体也随之上升。直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体重力相等时，达到平衡，液体停止上升，稳定在一定的高度。
当不浸润液体与毛细管内壁接触时，引起液体附着层收缩，而表面张力也使液面收缩，从而使液面弯曲，对液面起压低下降的作用，而且毛细管内径越小，压低降下的高度也越大，当液面弯曲下压的力与被压低的液柱的重力相等时，管内液面不再下降(如图乙所示)。
毛细现象是浸润和表面张力共同作用而形成的结果；浸润时表面张力产生的附加压强指向液体外，不浸润时产生的附加压强指向液体内。
例3 附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因是( )
A．附着层里液体分子间的斥力强
B．附着层里液体分子间的引力强
C．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱
D．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强
[规范解答] 附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的部分分子进入液体内部，从而使附着层的分子比液体内部稀疏，所以C正确，A、D错误。虽然附着层分子稀疏，分子间的吸引强，这是附着层分子稀疏后的一个结果，并不是引起附着层分子稀疏的原因，因此B错误。
[完美答案] C
(多选)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是( )
答案 AC
解析 因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误。水银不能浸润玻璃，C正确。
课堂任务 液晶
1．不是所有物质都具有液晶态。通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。
2．液晶在目前最主要的应用方面是在显示器方面的应用。这是利用了液晶的多种光学效应。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定向排列，从而表现出光学各向异性。
3．改变液晶光学性质的两种方法：一是外加电压，使液晶由透明态变为不透明态；二是改变温度，使液晶颜色改变。
例4 (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，外界条件的微小变动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
[规范解答] 液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故A正确；液晶分子排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化，故B正确，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，故D错误。
[完美答案] AB
判断液晶的技巧
(1)液晶是既有流动性和连续性，又具有各向异性的流体。
(2)向外型液晶在外加电压下会由透明变为不透明，但液晶本身不会发光。
(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，A错误；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，B错误。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，例如温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C、D正确。
1．了解液体的微观结构特点。
2．知道生活中的液体表面张力现象，知道液体表面张力形成的原因。
3．了解浸润和不浸润现象，了解毛细现象。
4．知道什么是液晶，了解液晶的特性及应用。
一、液体的微观结构
1．分子距离：液体分子之间的距离比气体分子间距离小得多，比固体分子之间距离略大。
2．流动性：液体没有固定的形状，具有流动性。
3．分子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小，比气体分子间的作用力要大。
二、液体的表面张力
1．表面层
(1)液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。
(2)表面层里的分子比液体内部的分子稀疏，分子间的距离大于r0，因此，在表面层内液体分子间的作用力表现为引力。
2．表面张力
如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用效果是使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力。表面张力具有使液体表面收缩的趋势。
三、浸润和不浸润
1．浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上。这种现象叫做浸润。
2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体也就不会附着在固体上。这种现象叫做不浸润。
3．附着层中分子的特点：附着层中的分子同时受到固体分子和液体内部分子的作用力。
四、毛细现象
1．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，称为毛细现象。
2．浸润液体在毛细管里上升后，形成凹形液面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸形液面。
3．毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大。
五、液晶
1．介于晶体和液体之间的中间态叫做液晶态，把处于液晶态的物质叫做液晶。
2．液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有物理性质的各向异性。
判一判
(1)表面张力是液体内部各分子间的相互作用。( )
(2)浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏。( )
(3)液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化。( )
(4)液体的扩散比固体的扩散快，是因为分子在液体里的移动比在固体中容易。( )
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)√
课堂任务 对液体微观结构的认识
1．液体的微观结构
液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成。液体由大量这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着。
2．液体的宏观特性
(1)各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性。
(2)一定体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间的束缚作用强，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定的体积。
(3)流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因。
(4)扩散特点：液体中扩散现象是由液体分子运动产生的，分子在液体里的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。
例1 (多选)关于液体和固体，以下说法中正确的是( )
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
[规范解答] 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力不像固体分子间的相互作用力那样强，所以B正确，A错误。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，所以其扩散也比固体的扩散快，C、D都正确。
[完美答案] BCD
(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，可以看做是粘滞性极大的液体
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
答案 AB
解析 由液体的微观结构知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C错误。金属汞在常温下就是液体，故D错误。
课堂任务 液体的表面张力
对液体表面张力的理解
1．表面张力的形成
(1)分子分布：液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏。
(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层里分子之间距离较大，分子力表现为引力。
(3)表面特性：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，液体表面好像绷紧的膜。
(4)表面张力的方向：与液面相切，垂直于液面上的各条分界线。如图所示。
2．表面张力的作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体面积趋于最小，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，滴在洁净玻璃上的水银滴呈球形。(由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形)
(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。
例2 液体表面的各部分之间存在表面张力，是因为( )
A．表面层中的分子间的距离大于内部分子间的距离，分子间的相互作用力表现为引力
B．表面层中的分子间的距离等于平衡距离，因此各分子都稳定在自己的平衡位置上
C．表面层中的分子间的距离小于平衡距离，因此分子间的作用力很强
D．液体内部的分子吸引表面层中的分子，使其表面收缩，这种分子间吸引力的宏观表现就是液体的表面张力
[规范解答] 根据表面层的特点，表面层内的液体分子间距大于内部分子间距，分子已离开了平衡位置，分子间表现为引力，使液面有收缩的趋势，故选A。
[完美答案] A
解答液体表面张力问题的技巧
解答液体的表面张力问题，应熟练掌握液体的表面张力形成的原因、表面特性、表面张力的方向、表面张力的效果，以及与表面张力大小相关的因素等。
(多选)下面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．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，这是由于表面张力的缘故
答案 BCD
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球形，D正确。
课堂任务 浸润、不浸润及毛细现象
1．对浸润和不浸润现象的理解
浸润与不浸润现象是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，在接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。
附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的分子就比液体内部稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。
相反，如果受到的固体分子的吸引相当强，附着层里的分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体分子相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，产生浸润现象。
液体能否浸润固体，取决于液体和固体两者的性质，而不单纯由液体或固体单方面性质决定。同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的，如水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅、锌等。
液体的宏观特性及现象都是由它的微观结构决定的。因此，在解决有关液体问题时，要从液体的微观结构特点着手分析。
2．毛细现象的解释
当毛细管插入浸润液体中时(如图甲)，附着层里的排斥力使附着层沿管壁上升，这部分液体上升引起液面弯曲，呈凹形弯月面，使液体表面变大。与此同时，由于表面层的表面张力的收缩作用，管内液体也随之上升。直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体重力相等时，达到平衡，液体停止上升，稳定在一定的高度。
当不浸润液体与毛细管内壁接触时，引起液体附着层收缩，而表面张力也使液面收缩，从而使液面弯曲，对液面起压低下降的作用，而且毛细管内径越小，压低降下的高度也越大，当液面弯曲下压的力与被压低的液柱的重力相等时，管内液面不再下降(如图乙所示)。
毛细现象是浸润和表面张力共同作用而形成的结果；浸润时表面张力产生的附加压强指向液体外，不浸润时产生的附加压强指向液体内。
例3 附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因是( )
A．附着层里液体分子间的斥力强
B．附着层里液体分子间的引力强
C．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱
D．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强
[规范解答] 附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的部分分子进入液体内部，从而使附着层的分子比液体内部稀疏，所以C正确，A、D错误。虽然附着层分子稀疏，分子间的吸引强，这是附着层分子稀疏后的一个结果，并不是引起附着层分子稀疏的原因，因此B错误。
[完美答案] C
(多选)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是( )
答案 AC
解析 因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误。水银不能浸润玻璃，C正确。
课堂任务 液晶
1．不是所有物质都具有液晶态。通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。
2．液晶在目前最主要的应用方面是在显示器方面的应用。这是利用了液晶的多种光学效应。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定向排列，从而表现出光学各向异性。
3．改变液晶光学性质的两种方法：一是外加电压，使液晶由透明态变为不透明态；二是改变温度，使液晶颜色改变。
例4 (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，外界条件的微小变动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
[规范解答] 液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故A正确；液晶分子排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化，故B正确，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，故D错误。
[完美答案] AB
判断液晶的技巧
(1)液晶是既有流动性和连续性，又具有各向异性的流体。
(2)向外型液晶在外加电压下会由透明变为不透明，但液晶本身不会发光。
(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，A错误；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，B错误。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，例如温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，C、D正确。