(共34张PPT)
5.液体
学习目标
1.了解液体的表面张力现象,能解释液体表面张力产生的原因。
2.了解液体的微观结构,了解浸润和不浸润现象及毛细现象,了解毛细现象的产生原因。
3.了解液晶的特点及其应用。
思维导图
必备知识
自我检测
一、液体的微观结构及表面张力
1.液体的微观结构特点
(1)分子距离:液体不易被压缩,这说明液体分子间的距离很小。
(2)分子力:液体分子间的相互作用力很大。
(3)分子的热运动:液体分子热运动与固体分子相似,但每个分子没有固定的位置,可在液体中移动,因此表现出流动性。
2.液体的表面层
液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫作表面层。
表面层内分子间的距离略大于r0,因此分子间的相互作用力表现为引力。
必备知识
自我检测
3.液体的表面张力
如果在液体表面任意画一条线,线两侧存在着一对与线垂直、大小相等、方向相反的作用力,它的作用是使液体表面绷紧,叫作液体的表面张力,故液体表面具有收缩的趋势。
必备知识
自我检测
二、浸润和不浸润及毛细现象
1.附着层:当液体和固体接触时,接触的位置形成的一个液体薄层,叫作附着层。
2.浸润和不浸润:一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫作浸润;一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体表面,这种现象叫作不浸润。
3.毛细现象: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。毛细现象的特点是:管的内径越小,毛细现象就越明显。
必备知识
自我检测
三、液晶
1.概念
有些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,人们把处于这种状态的物质叫作液晶。
2.出现液晶态的条件
有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态;另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定的浓度范围之内具有液晶态。
3.微观结构
分子位置无序使它像液体,而排列有序使它像晶体,所以液晶是有晶体结构的液体。
4.用途
液晶广泛应用于显示设备中,在生命科学中也有应用。
必备知识
自我检测
1.正误判断
(1)表面张力是分子力的宏观表现。( )
(2)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势。( )
(3)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于液体有表面张力。
( )
(4)若某种液体浸润某一固体,那么它对所有固体都浸润。( )
(5)毛细管插入水中,管的内径越大,管内水面升高的越高。( )
(6)液晶的各种物理性质均表现为各向同性。( )
(7)液晶具有液体的流动性,液晶的分子排列与液体相同。( )
答案(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)×
必备知识
自我检测
2.(多选)下面说法正确的是( )
A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿——不浸润现象
B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C.粉笔能吸干纸上的墨水——不浸润现象
D.布做的雨伞,虽然纱线间有空隙,却不漏雨水——毛细现象
解析A是不浸润现象,B是表面张力,C是毛细现象,D是表面张力。
答案AB
必备知识
自我检测
3.(2020山东泰安高二月考)关于浸润与不浸润现象,下面几种说法正确的是( )
A.水是浸润液体
B.水是不浸润液体
C.同一种液体对不同的固体,可能是浸润的,也可能是不浸润的
D.只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象
解析浸润或不浸润是指一种液体对某一种固体来说的,孤立地说某种液体浸润或不浸润都没有意义,故A、B错误;同一种液体对不同的固体,可能浸润,也可能不浸润,例如水对木头浸润,而对荷叶就不浸润,故C正确;浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降,都属于毛细现象,故D错误。
答案C
必备知识
自我检测
4.(多选)关于液晶的以下说法正确的是( )
A.液晶表现各向同性的性质
B.有些物质在一定温度范围内具有液晶态
C.因为液晶在一定条件下发光,所以可以用来做显示屏
D.利用液晶的各向异性可制作显示器
解析液晶像液体一样可以流动,又具有某些晶体结构特征,所以液晶的光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,故A错误;有些物质在一定温度范围内具有液晶态,故B正确;液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,不是液晶在一定条件下发光,故C错误;利用液晶的各向异性可制作显示器,故D正确。
答案BD
探究一
探究二
探究三
随堂检测
表面张力
情境探究
如图,早晨的草叶上的露珠晶莹剔透,水黾在水上能够静止不动,这两个看上去毫无关联的事情有什么本质上的联系?仔细观察,露珠的形状并不是标准的球形,而是稍微呈扁球形,原因是什么?
要点提示早晨草叶上露珠呈球形和水黾在水面上能够静止不动,都是由于液体的表面张力的作用。露珠的形状呈扁平状,是因为自身的重力的作用。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
液体的表面张力及其作用
(1)表面张力的形成原因。
表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大,分子间的相互作用表现为引力。
(2)表面张力的方向。
如图所示,表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
(3)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。
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)。
特别提醒表面张力使液面有收缩的趋势,故往往会误认为收缩后r探究一
探究二
探究三
随堂检测
实例引导
例1
(2020吉林长春高二期中)
如图所示,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( )
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析液体表面的分子数目较少,分子间距大于r0,分子间表现为引力,即液体的表面张力,表面张力的作用效果是使液体的表面积减小,因此若将肥皂膜的a部分用热针刺破,b部分液体由于表面张力作用,表面积缩小将细线绷紧,故呈现A所示的形状,故A正确,BCD错误。
答案A
规律方法
分析表面张力问题的两点注意
1.表面张力是液体表面层中大量分子间引力的宏观表现。
2.表面张力的方向与液面相切。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
变式训练1(多选)(2020广东韶关高二期中)关于液体表面张力,下列说法中正确的有( )
A.甲图中露珠呈球形,这是地球引力作用的结果
B.乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,产生表面张力
C.丙图中水黾可以停在水面上,是由于水的浮力作用
D.丁图中液体表面张力方向与液面平行(相切)
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析甲图中露珠呈球形,这是液体表面张力的结果,故A错误;乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子力表现为引力,从而产生表面张力,故B正确;丙图中水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力作用,故C错误;丁图中液体表面张力方向与液面平行(相切),故D正确。
答案BD
探究一
探究二
探究三
随堂检测
浸润、不浸润和毛细现象
情境探究
1.日常生活中,如果你认真观察的话,会发现水中游禽会不时用嘴抹擦身上的羽毛(如图所示),你知道为什么吗?
要点提示游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.如图所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径越怎样?有什么好处?如果除草时把部分树根铲断,对树对水分的吸收产生什么影响?
要点提示越往下根的直径越小,越容易发生毛细现象,除草时部分树根被铲断,将会使树吸收地下水分受阻。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
1.对浸润和不浸润的理解
(1)附着层内分子受力情况:
液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。
(2)浸润的成因:
当固体分子吸引力大于液体内部分子吸引力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩展的趋势,这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因:
当固体分子吸引力小于液体内部分子吸引力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.对毛细现象的理解
(1)两种表现:浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。
(2)产生原因:
毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。
如图所示,甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为水的表面张力作用,液体会受到向上的作用力,因而管内液面要比管外高;乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的力,因而管内液面比管外低。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
实例引导
例2
(2020山东高三二模)
戴一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一,合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的,图为一滴水滴在某一次性防护口罩内侧的照片,对此以下说法正确的是( )
A.照片中的口罩一定为不合格产品
B.照片中附着层内分子比水的内部稀疏
C.照片中水滴表面分子比水的内部密集
D.水对所有材料都是不浸润的
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析合格的一次性医用防护口罩内侧所用材料对水都不浸润的,照片中的口罩正好发生了不浸润现象,A错误;根据照片所示,水发生了不浸润现象,则附着层内分子比水的内部稀疏,B正确;照片中水滴为球形,水滴表面分子比水的内部分子间距大,分子之间的作用力为引力,则照片中水滴表面分子应比水的内部稀疏,C错误;水不是对所有材料都是不浸润的,比如水可以浸润玻璃,D错误。
答案B
特别提醒同一种固体,对有些液体浸润,对有些液体不浸润,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。例如:水能浸润玻璃,但不能浸润石蜡,水银不能浸润玻璃,但能浸润锌。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
变式训练2(2020新疆乌鲁木齐高二期末)水对玻璃是浸润液体,而水银对玻璃是不浸润液体,它们在毛细管中将发生上升或下降的现象,现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中,液柱如图所示,其中正确的现象应是( )
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析水对玻璃是浸润液体,浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较大,液体分子间距较小(小于r0),分子相互作用表现为斥力,液面呈现扩散的趋势,在毛细管内上升,而且毛细管越细,浸润液体在毛细管内上升的高度越大,故A正确,B错误;水银对玻璃是不浸润液体,不浸润液体在毛细管内附着层液体的分子密度较小,液体分子间距较大(大于r0),此时附着层内的分子相互作用表现为引力,液面呈现收缩的趋势,不浸润液体在毛细管内下降,而且毛细管越细,不浸润液体在毛细管内下降的高度越大,故C、D错误。
答案A
探究一
探究二
探究三
随堂检测
液晶
情境探究
1.液晶是指液态晶体,这种说法对吗?
要点提示这种说法不对,液晶不是晶体,只是某些性质与晶体相似。
2.液晶电视已经走进寻常百姓家,液晶显示器靠什么性质显示各种颜色的呢?
要点提示各向异性。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
知识归纳
液晶的特点
1.液晶具有流动性,具有液体的特点。
2.液晶在不同方向上光学性质不同。
3.在不同方向上液晶分子的排列情况不同。
4.液晶受到外界影响时,物理性质会发生明显的变化。
探究一
探究二
探究三
随堂检测
实例引导
例3
(2020湖南邵阳高三模拟)液晶显示器是一种采取液晶为材料的显示器,由于机身薄,省电,辐射低等优点深受用户的青睐,下列关于液晶说法正确的是( )
A.液晶都是人工合成的,天然的液晶并不存在
B.液晶既有液体的流动性,又有光学的各向同性
C.当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色
D.液晶的结构与液体的结构相同
探究一
探究二
探究三
随堂检测
解析液晶有人工合成的,也有天然的,例如液晶也存在于生物结构中,故A错误;液晶既有液体的流动性,又有光学的各向异性,故B错误;当某些液晶中渗入少量多色性染料后,在不同的电场强度下,对不同颜色的光的吸收强度不一样,这样就能显示各种颜色,故C正确;液晶是介于液态与固态之间的一种物质状态,结构与液体的结构不同,故D错误。
答案C
探究一
探究二
探究三
随堂检测
变式训练3(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
解析液晶的微观结构介于固体和液体之间,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,选项A、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,温度、压力、外加电压等因素的变化,都会改变液晶的光学性质,选项C、D正确。
答案CD
探究一
探究二
探究三
随堂检测
1.关于液晶的下列说法中正确的是( )
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
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
解析液晶是某些特殊的有机化合物,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错误,选项B正确。
答案B
探究一
探究二
探究三
随堂检测
2.关于液体表面张力的正确理解是( )
A.表面张力是液体表面发生形变引起的
B.表面张力是液体表面层内分子间引力大于斥力而引起的
C.表面张力是液体表面层内分子单纯具有一种引力而引起的
D.表面张力就其本质来说也是万有引力
解析液体表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大些,分子间的引力大于分子斥力,分子间的相互作用表现为引力,故A、C、D错误,B正确。
答案B
探究一
探究二
探究三
随堂检测
3.(多选)在如图所示情况中,属于浸润现象的是( )
解析液体润湿并附着在固体表面上的现象,称为浸润现象,故选B、C。
答案BC
探究一
探究二
探究三
随堂检测
4.我们有时会发现,有些硬币可以浮在水面上,这是因为( )
A.硬币所受的重力与表面张力和浮力的合力平衡
B.硬币所受的重力与浮力平衡
C.硬币所受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”,对硬币产生一个向上的支持力,硬币所受的重力与支持力平衡
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,硬币放入水中会下沉,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,表面张力使水面收缩形成一个膜,正是这个膜托住了硬币,即膜对硬币的支持力与硬币所受的重力平衡。故D正确。
答案D5.液体
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列现象中,哪些不是由液体的表面张力造成的
( )
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
解析A项中船浮于水面上是浮力造成的,B、C、D项是由于表面张力,故选A。
答案A
2.(多选)下列现象中,哪些是利用了毛细现象( )
A.用粉笔吸干纸上的墨汁
B.建房时,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸
C.用棉线作酒精灯的灯芯
D.想保存地下的水分,把地面的土壤锄松
解析粉笔和棉线内部有许多细小的孔道,起着毛细管的作用,所以选项A、C正确;砖的内部也有许多细小的孔道,会起到毛细管的作用,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,可以防止地下水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升,以保持房屋干燥,故选项B错误;土壤里面有很多毛细管,地下的水分可沿着它们上升到地面,如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,破坏这些土壤里的毛细管,故选项D错误。
答案AC
3.(多选)以下各种说法中正确的有( )
A.因为水银滴在玻璃上呈椭球状,所以说水银是一种不浸润固体的液体
B.由于大气压作用,液体在细管中上升或下降的现象称为毛细现象
C.在人造卫星中,由于一切物体都处于完全失重状态,所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时,必须用盖子盖紧,否则容器中的液体一定会沿器壁流散
D.当A液体和B固体接触时,发生浸润现象还是发生不浸润现象,关键取决于B固体分子对A液体附着层分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些
解析水银不浸润玻璃,但可能浸润其他固体,所以A错;毛细现象是由于液体浸润固体(细管)引起液体上升及不浸润固体引起液体下降的现象,不是大气压作用,B错;在处于完全失重状态的人造卫星上,如果液体浸润其器壁,液体和器壁的附着层就会扩张,沿着器壁流散,故必须盖紧,C对;D选项正确说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理,D对。
答案CD
4.
如图所示,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两部分的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的( )
解析由于液体表面张力的作用,液体表面有收缩到最小的趋势,故C正确。
答案C
5.
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,细木杆就散开了。
答案见解析
能力提升
1.(2020山东临沂高二月考)在密闭的容器内,放置一定量的液体,如图(a)所示,若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上,则容器内液体的分布情况应是
( )
A.仍然如图(a)所示
B.只能如图(b)中甲所示
C.可能如图(b)中丙或丁所示
D.可能如图(b)中甲或乙所示
解析容器与液体所受重力均提供容器与液体做匀速圆周运动的向心力。液体仅受表面张力的作用,使其自由表面收缩到最小状态,所以两者的自由表面都呈球形。如果液体对于容器是浸润的,那么将出现题图乙的情况。如果液体对于固体是不浸润的,那么就表现为题图甲的情况,故D正确,A、B、C错误。
答案D
2.(多选)如图所示的现象中,下列说法正确的是( )
A.图甲为浸润现象,图乙为不浸润现象
B.图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏
C.图乙中附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏
D.图甲中表面层分子比液体内部稀疏,而图乙中表面层分子比液体内部密集
解析由题图可知,图甲为浸润现象,图乙为不浸润现象,选项A正确;图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子密集,选项B错误;图乙中附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏,选项C正确;图甲和图乙中表面
层的液体分子都比液体内部的分子稀疏,选项D错误。
答案AC
3.(2020内蒙古高三模拟)
用金属丝制成一个U形架,一段细长棉线两端系在U形架两臂上A、B两点,细线中点O处有一扣。将U形架浸入肥皂液中再取出,U形架上形成的肥皂液膜如图所示,细线被绷紧是因为液体表面层存在表面张力,表面张力的作用是使得液面有 (选填“扩张到最大”或“收缩到最小”)的趋势;用力拉动细线中点的扣至图中虚线位置(肥皂液膜未发生破损,忽略肥皂液膜的蒸发影响且温度不变),肥皂液膜的内能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。?
解析细线被绷紧是因为液体表面层存在表面张力,表面张力的作用是使得液面有收缩到最小的趋势;用力拉动细线中点的扣至图中虚线位置的过程中,拉力F对肥皂液膜做正功,分子间的相互作用表现的引力做负功,分子势能增大,所以肥皂液膜的内能将增大。
答案收缩到最小 增大
4.要保存地下的水分应当采取怎样的措施?用怎样的毛巾才能更好地吸汗?
解析若要保存地下水分,应及时切断地表的毛细管,例如锄地;用在水中能浸润的毛巾能更好地吸汗。
答案见解析
