人教版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第2章 第5节　液体课件27 张PPT

第5节　液　体
核心素养
物理观念
科学思维
科学探究
科学态度
与责任
1.通过观察和实验，知道液体表面有收缩的趋势，了解液体表面张力的概念、方向及意义。
2.知道浸润和不浸润现象及毛细现象，并能解释上述现象。
3.知道液晶的概念和特征，了解液晶的应用。
体会用分子动理论的观点解释液体表面张力的产生、浸润和不浸润现象及毛细现象。
1.探究液体的表面张力。
2.观察毛细现象。
应用所学知识解释生产生活中的现象。
知识点一　液体的表面张力
[观图助学]
如图在杯子中盛满清水。将曲别针一枚一枚依次放入杯中，比一比看谁放入的曲别针数量最多，而杯中的水不会溢出。
水面高出杯沿而不会溢出是因为液体表面存在着表面张力。
1.表面层：液体表面有一层跟______接触的薄层。在表面层，分子的距离r略______r0，分子间的作用力表现为______。
2.表面张力：由于表面层分子分布比较______，分子间的作用力表现为相互______而使液体表面绷紧的力。
3.方向：和液面______，垂直于液面上的各条分界线，如图所示。
4.作用效果：使液面具有______的趋势。
气体
大于
引力
稀疏
吸引
相切
收缩
[思考判断]
(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势。( )
(2)表面张力是分子力的宏观表现。( )
(3)表面张力是液体表面各部分分子间存在的相互排斥力。( )
(4)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力作用引起的。( )
√
×
√
√
知识点二　浸润和不浸润及毛细现象
[观图助学]
在一块洁净的玻璃板上滴一滴水，我们看到，这滴水会逐渐散开并附着在玻璃板上(如图甲)；在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水，这滴水却可以滚来滚去，而不能附着在蜡面上(如图乙)。
怎样描述这些现象呢？
1.浸润：一种液体会______某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润。
2.不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也就不会______在固体的表面上，这种现象叫作不浸润。
3.毛细现象：浸润液体在细管中______的现象，以及不浸润液体在细管中______的
现象。
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______。
润湿
附着
上升
下降
越大
[思考判断]
(1)如果固体对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象。( )
(2)浸润液体都能发生毛细现象，不浸润液体都不能发生毛细现象。( )
(3)浸润液体和不浸润液体在细管中都上升。( )
×
×
×
知识点三　液　晶
1.液晶的概念：像液体一样具有______性，其光学性质与某些晶体相似，具有__________的有机化合物，称为液晶。
2.液晶分子的排列特点
从某个方向上看液晶分子排列比较整齐，但从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的。
3.液晶的应用
(1)液晶显示器：用于电子手表、电子计算器、电脑等。
(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度。
(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用。
流动
各向异性
[观察探究]
1.把一条细棉线的两端分别系在铁丝环的两侧，要使棉线处于略为松弛的状态。然后将铁丝环浸入肥皂液里，再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜。这时薄膜上的棉线仍是松弛的(图甲)。用烧热的针刺破棉线一侧的薄膜(图乙)，观察薄膜和棉线发生的变化。
核心要点
液体的表面张力
2.把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松弛的(图丙)。用烧热的针刺破棉线圈里的薄膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化(图丁)。
观察肥皂膜和棉线的变化
答案　另一半肥皂膜就会立即收缩把松弛的棉线绷紧，并且始终向着肥皂膜收缩。
[探究归纳]
1.液体表面张力的成因分析
(1)分子间距离特点：由于分子的热运动，液体表面层
分子分布比内部分子稀疏。
(2)在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力。
(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，使液体表面形成了一层绷紧的“膜”。
(4)表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，如果在液体表面任意画一条线MN，MN两侧的液体之间的引力方向如图所示。
液体的表面张力
2.表面张力及其作用
(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。
[试题案例]
[例1] (多选)下面关于液体表面层的一些说法正确的是(　　)
A.液体表面张力，总是垂直于液体的表面
B.表面层分子间有引力存在的同时也有斥力，但是引力大于斥力，所以有表面张力
C.液体表面层的分子分布比液体内部都要密，是产生表面张力的原因
D.处于液体表面层的分子，比起液体内部的分子应有较大的势能
解析　表面张力产生的原因是由于液体表面层的分子分布较液体内部稀疏，分子间距大于平衡距离，分子间的引力大于斥力，表面层大量分子相互作用的合力表现为沿液体表面方向拉紧的力，液体内部分子成为表层分子，需要克服引力做功，因此势能增加。故B、D正确。
答案　BD
方法总结　(1)液体表面张力的产生是由于液体表面层内的分子比液体内部稀疏，分子间表现为引力，表面张力为表面层里分子的分子力。
(2)液体的表面张力使液面具有收缩的趋势，在体积相等的各种形状的物体中，球形表面积最小，所以液滴总是呈球形。
(3)表面张力的方向与液面相切。
[针对训练1] (多选)下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是(　　)
A.液体与固体、气体不同，它在不同容器内，尽管形状不同，但体积相同
B.两滴水银相互接触，立即合并成一滴
C.新的棉织品水洗后都要缩水
D.小昆虫能在水面上自由走动
解析　同一体积的液体在不同容器内有不同的形状，这是由液体分子的排列规律决定的，与表面张力无关，而两滴水银接触后合并、新棉织品水洗后缩水、小昆虫在水面上走动，都将受到液体的表面张力的作用。
答案　BCD
[观察探究]
在水中浸入两个同样细的玻璃细管，一个是直的，另一个是弯的，如图所示，水在直管中上升的高度比在弯管中上升的最高点还要高，那么弯管中的水会不会流出？
答案　因为水滴从弯管管口N处落下之前，弯管管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出。
核心要点
浸润和不浸润及毛细现象
[探究归纳]
1.浸润和不浸润现象成因分析
(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，具有扩张的趋势，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。
2.毛细现象
项目
浸润
不浸润
现象
液体在毛细管中上升
液体在毛细管中下降
举例
?
浸润液体液面在
毛细管里上升
?
不浸润液体液面在
毛细管里下降
特点
对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越细，毛细管内外液面差越大
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。如图甲所示，当毛细管插入浸润液体中，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力与管内升高的液体的重力相等时，达到平衡，液体停止上升，稳定在一定的高度。利用类似的分析，也可以解释不浸润液体在毛细管里下降的现象(如图乙所示)
[试题案例]
[例2] (多选)下列关于浸润(不浸润)现象与毛细现象的说法正确的是(　　)
A.水可以浸润玻璃但不能浸润蜂蜡
B.浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象
C.浸润液体都能发生毛细现象，不浸润液体都不能发生毛细现象
D.浸润液体和不浸润液体在细管中都上升
解析　水可以附着在玻璃表面上，也就是说水可以浸润玻璃，但不会附着在蜂蜡上，也就是说不浸润蜂蜡。浸润液体和不浸润液体都能发生毛细现象，在细管中沿管壁上升的是浸润液体，在细管中沿管壁下降的是不浸润液体。
答案　AB
方法凝炼　(1)液体放在玻璃容器中，液面与器壁接触的位置是弯曲的，但有的向上弯，有的向下弯(如图)。这也是浸润与不浸润两种现象的区别。
(2)浸润和不浸润也是分子力作用的表现。
(3)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，但能浸润铅。
[针对训练2] 对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图所示，对此有下列几种解释，其中正确的是(　　)
①Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏　②Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密　③Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密　④Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏
A.只有①对 B.只有①③④对
C.只有③④对 D.全对
解析　浸润的情况下，液体会沿着管壁上升，这是由于附着层内分子相互排斥，同时表面层内分子相互吸引的结果，不浸润的情况下，液体会沿着管壁下降，这是由于附着层内分子和表面层内分子均相互吸引的结果。由于液体内部分子力约为零，因此当附着层分子比内部疏时，分子力表现为引力，当附着层分子比内部密时，分子力表现为斥力。
答案　B