人教版高中物理選擇性必修三 第2章 5.液體講義

1、5.液體學(xué)習(xí)目標(biāo)：1物理觀念知道表面張力、浸潤(rùn)、不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象及液晶的概念和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，并能解釋相關(guān)的自然現(xiàn)象。 2科學(xué)思維理解液體的微觀結(jié)構(gòu)，能解釋表面張力、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)產(chǎn)生的原因。掌握液晶對(duì)光學(xué)具有各向異性，并能解決相關(guān)問題。3.科學(xué)探究掌握探究表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)與他人交流合作，提高動(dòng)手能力和觀察探究能力。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對(duì)自然現(xiàn)象的分析，體驗(yàn)科學(xué)規(guī)律的應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)探索科學(xué)的興趣。閱讀本節(jié)教材，回答第36頁(yè)“問題”并梳理必要的知識(shí)點(diǎn)。教材P36“問題”提示：液體的表面層有表面張力，可使液面收縮到最小，因而水凸起來而不會(huì)流出來。一、液體的表面張力1表面層：液體表面有一層跟

2、氣體接觸的薄層，叫作表面層。2分子力的特點(diǎn)在液體內(nèi)部，分子間的平均距離略小于r0，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力；在表面層，分子比較稀疏，分子間距離略大于r0，分子間的作用力表現(xiàn)為引力。3表面張力(1)定義：液體表面的這種力使液體表面繃緊，叫作液體的表面張力。(2)作用效果：使液體表面具有收縮趨勢(shì)。說明：表面張力使液體表面收縮到最小。二、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)、液晶1浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)(1)一種液體會(huì)潤(rùn)濕某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作浸潤(rùn)；一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體，也就不會(huì)附著在這種固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作不浸潤(rùn)。(2)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)是分子力作用的表現(xiàn)。2毛細(xì)現(xiàn)象(1)毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)

3、象，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。(2)毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差與毛細(xì)管的內(nèi)徑有關(guān)，毛細(xì)管的內(nèi)徑越小，高度差越大。3液晶(1)液晶：像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性的物質(zhì)叫液晶。這是介于液態(tài)和固態(tài)間的一種中間態(tài)。(2)出現(xiàn)液晶態(tài)的條件：液晶是一種特殊物質(zhì)，有些物質(zhì)在特定的溫度范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)，另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r(shí)，在一定濃度范圍內(nèi)具有液晶態(tài)。(3)液晶的微觀結(jié)構(gòu)：通常棒狀分子的物質(zhì)容易具有液晶態(tài)。1思考判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)木塊浮在水面上是液體表面張力的原因。()(2)液體分子間的相互作用力比固體分子間作用力弱。()

4、(3)毛細(xì)現(xiàn)象是浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)的實(shí)例。()(4)液晶在任何條件下，都表現(xiàn)出各向異性。()2液體表面具有收縮趨勢(shì)的原因是()A液體可以流動(dòng)B液體表面層分子間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離C與液面接觸的容器壁的分子，對(duì)液體表面分子有吸引力D液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離D由于液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，所以表面層分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，這種引力使液體表面層的相鄰部分之間有相互吸引的力(即表面張力)，表面張力使液體表面具有收縮的趨勢(shì)，故D正確。3關(guān)于浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象，下面的幾種說法中正確的是()A水是浸潤(rùn)液體B水銀是不浸潤(rùn)液體C同一種液體對(duì)不同的固體，可能是浸潤(rùn)

5、的，也可能是不浸潤(rùn)的D只有浸潤(rùn)液體在細(xì)管中才會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象C浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)，是指一種液體對(duì)某一種固體來說的，孤立地說某種液體浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)都沒有意義。同一種液體對(duì)不同的固體，可能浸潤(rùn)，也可能不浸潤(rùn)，例如水對(duì)玻璃浸潤(rùn)，而對(duì)荷葉就不浸潤(rùn)；浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升，不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降，都屬于毛細(xì)現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確。液體的表面張力(教師用書獨(dú)具)教材P37“思考與討論”答案提示：記得水滴是標(biāo)準(zhǔn)球形。液體表面張力使液體表面積最小，同樣的液滴呈球形時(shí)表面積最小，在太空中完全失重狀態(tài)下水滴形成一個(gè)完美的球形。在荷葉上的露珠因受重力影響呈扁平球形。如圖所示，把橄欖油滴入水和酒精的混合液里，當(dāng)混合液的密度與橄欖油密度

6、相同時(shí)，滴入的橄欖油呈球狀懸浮在液體中，為什么？提示：滴入混合液中的油滴，受到豎直向下的重力和液體對(duì)它豎直向上的浮力作用。由于油的密度與液體密度相同，使得油滴好像處于失重狀態(tài)。油滴在表面張力的作用下收縮液面，有使液面盡量減小的趨勢(shì)。因?yàn)樵谕w積的幾何體中，球體的表面積最小，所以油滴在表面張力作用下收縮成球狀懸浮在混合液內(nèi)。1液體分子分布特點(diǎn)：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，表面層分子的分布比液體內(nèi)部稀疏，即表面層分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大。2分子力特點(diǎn)：液體內(nèi)部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現(xiàn)為引力。3表面特性：表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好

7、像一層繃緊的膜。所以說表面張力是液體表面層分子力作用的結(jié)果。4表面張力的方向：表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。如圖所示。5表面張力的作用：表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小。而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形。但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在失重條件下才呈球形。【例1】關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是()A液體表面張力是液體各部分之間的相互吸引力B液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為零C不論是水還是水銀，表面張力都會(huì)使表面收縮D表面張力的方向與液面相垂直思路點(diǎn)撥：(1)表面張力是

8、因?yàn)橐后w表面層分子較稀疏，分子力表現(xiàn)為引力，使液面收縮到最小。(2)力與液面相切，垂直于液面上的各條分界線。C液體表面張力是液體表面各部分之間相互吸引的力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；液體的表面層分子要比內(nèi)部稀疏些，分子間的距離較內(nèi)部分子間距離大，表面層分子間表現(xiàn)為引力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；液體的表面張力總使液面具有收縮的趨勢(shì)，選項(xiàng)C正確；液體表面張力的方向總是與液面相切，跟液面分界線相垂直，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。表面張力的特點(diǎn)(1)表面張力是液體分子間的作用力的宏觀表現(xiàn)。(2)表面張力的方向與液面相切，垂直于分界線。(3)表面張力的大小由分界線的長(zhǎng)度、液體的種類、純凈度和溫度等因素來決定。(4)表面張力的作用是使液體表面積有

9、收縮到最小的趨勢(shì)。跟進(jìn)訓(xùn)練1(多選)下列現(xiàn)象中，關(guān)于液體的表面張力說法正確的是()A小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中靠的是液體的表面張力作用B小木塊能夠浮于水面上是液體表面張力與其重力平衡的結(jié)果C縫衣針浮在水面上不下沉是水的表面張力作用的結(jié)果D噴泉噴射到空中形成一個(gè)個(gè)球形的小水珠是表面張力作用的結(jié)果ACD仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，小昆蟲在水面上站定或行進(jìn)過程中，其腳部位置比周圍水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韌性非常好的膜上一樣，因此，這是液體的表面張力在起作用。浮在水面上的縫衣針與小昆蟲情況一樣，故選項(xiàng)A、C正確；小木塊浮于水面上時(shí)，木塊的下部實(shí)際上已經(jīng)陷入水中(排開一部分水)受

10、到水的浮力作用，是浮力與重力平衡的結(jié)果，而非表面張力在起作用，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；噴泉噴到空中的水分散時(shí)，每一小部分的表面都有表面張力在起作用且水處于完全失重狀態(tài)，因而形成球狀水珠(體積一定情況下以球形表面積為最小，表面張力的作用使液體表面有收縮到最小面積的趨勢(shì))，故選項(xiàng)D正確。浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象、液晶如圖所示，液晶是現(xiàn)代生活的一個(gè)重要角色，從最初的電子手表到如今的筆記本電腦、液晶電視、可視電話液晶一步步地深入了我們的生活，為什么“液體”和“晶體”聯(lián)系在一起了？液晶到底是什么物質(zhì)？提示：某些化合物像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，人們把處于這種狀態(tài)的物質(zhì)叫作液晶。液

11、晶物質(zhì)都具有較大的分子，通常是棒狀分子、碟狀分子、平板狀分子。不同分子形狀的液晶其用途往往也不同，但它在作為顯示元件方面的用途已經(jīng)深入到了生物醫(yī)學(xué)、電子工業(yè)、航空工業(yè)以及生活中的各個(gè)方面，在今后的顯示器中，液晶將扮演主角。1浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象成因分析(1)附著層內(nèi)分子受力情況：液體和固體接觸時(shí)，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。(2)浸潤(rùn)的成因：當(dāng)固體分子對(duì)液體分子的吸引力大于液體內(nèi)部分子力時(shí)，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稠密，附著層中分子之間表現(xiàn)為斥力，具有擴(kuò)張的趨勢(shì)，這時(shí)表現(xiàn)為液體浸潤(rùn)固體。(3)不浸潤(rùn)的成因：當(dāng)固體分子對(duì)液體分子的吸引力小于液體內(nèi)部分子力時(shí)，

12、附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏，附著層中分子之間表現(xiàn)為引力，具有收縮的趨勢(shì)，這時(shí)表現(xiàn)為液體不浸潤(rùn)固體。2毛細(xì)現(xiàn)象(1)兩種表現(xiàn)：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升，不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降。甲 乙(2)產(chǎn)生原因：毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤(rùn)現(xiàn)象都有關(guān)系。如圖所示，甲是浸潤(rùn)情況，此時(shí)管內(nèi)液面呈凹形，因?yàn)樗谋砻鎻埩ψ饔?，液體會(huì)受到一向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤(rùn)情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低。3液晶液晶是介于液體與固體之間的一種中間態(tài)的物質(zhì)，在特定方向上分子排列整齊，其物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，另一方向上分子排列是雜亂的，具有液體的特征，所以

13、晶體還具有流動(dòng)性，但液晶并不是液體和晶體的混合物。【例2】(多選)如圖所示，對(duì)于液體在器壁附近發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，下列說法正確的是()A表面層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏B表面層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密C附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密D附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏思路點(diǎn)撥：(1)附著層液體分子比液體內(nèi)部分子密集，是浸潤(rùn)，附著層擴(kuò)張。(2)反之收縮。ACD附著層液體分子比液體內(nèi)部分子密集，附著層內(nèi)液體分子間距離小于r0，附著層內(nèi)分子間作用表現(xiàn)為斥力，附著層有擴(kuò)散趨勢(shì)，C正確；附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏，附著層內(nèi)液體分子間距離大于r0，附著層內(nèi)分子間作用表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢(shì)，D正確；表

14、面層內(nèi)分子比液體內(nèi)部疏，表現(xiàn)為引力，A正確，B錯(cuò)誤。浸潤(rùn)現(xiàn)象的分析要點(diǎn)(1)一種液體是否浸潤(rùn)某種固體，與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系，例如：水銀不浸潤(rùn)玻璃，但浸潤(rùn)鉛；水浸潤(rùn)玻璃，但不浸潤(rùn)石蠟。(2)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)可以用附著層的液體分子的分布來解釋，浸潤(rùn)的本質(zhì)是擴(kuò)展，不浸潤(rùn)的本質(zhì)是收縮。跟進(jìn)訓(xùn)練2(多選)若液體對(duì)某種固體是浸潤(rùn)的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細(xì)管中時(shí)，則()A附著層分子密度大于液體內(nèi)分子的密度B附著層分子的作用力表現(xiàn)為引力C管中的液體表面一定是下凹D液體跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)ACD這是浸潤(rùn)現(xiàn)象，這時(shí)固體分子與液體分子間的引力相當(dāng)強(qiáng)，造成附著層內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部密，這樣就會(huì)使

15、液體間出現(xiàn)相互排斥力，使液體跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)。故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。3(多選)關(guān)于液晶，下列說法正確的是()A因?yàn)橐壕墙橛诰w與液體之間的中間態(tài)，所以液晶實(shí)際上是一種非晶體B液晶具有液體的流動(dòng)性，是因?yàn)橐壕Х肿颖M管有序排列，但卻位置無序，可自由移動(dòng)C任何物質(zhì)在任何條件下都可以存在液晶態(tài)D天然存在的液晶很少，多數(shù)液晶是人工合成的BD液晶是一種介于晶體與液體之間的液態(tài)晶體，它不是晶體更不是非晶體；液晶分子的排列像晶體分子一樣排列有序，但是它們又像液體分子一樣可以自由移動(dòng)，沒有固定的位置，即位置無序，所以液晶具有流動(dòng)性；有些物質(zhì)只有在特定的條件下才具有液晶態(tài)，并不是所有物質(zhì)都是液晶

16、態(tài)；天然存在的液晶很少，多數(shù)液晶是人工合成的，目前已達(dá)到5 000多種。故正確答案為BD。1物理觀念：表面張力、浸潤(rùn)、不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象、液晶。2科學(xué)思維：表面張力產(chǎn)生的原因，毛細(xì)現(xiàn)象、液晶的微觀解釋。3科學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、模型法、觀察法。1(多選)下列現(xiàn)象中，哪些是液體的表面張力造成的()A兩滴水銀相接觸，立即會(huì)合并到一起B(yǎng)熔化的蠟從燃燒的蠟燭上流下來，冷卻后呈球形C用熔化的玻璃制成各種玻璃器皿D水珠在荷葉上呈球形ABD兩滴水銀相接觸，立即會(huì)合并到一起，是表面張力的原因，A正確；熔化的蠟從燃燒的蠟燭上流下來，冷卻后呈球形，是因?yàn)楸砻鎻埩κ挂后w表面具有收縮的趨勢(shì)，B正確；用熔化的玻璃制成各種玻璃器

17、皿，跟各種模型有關(guān)，不是表面張力造成的，C錯(cuò)誤；水珠在荷葉上呈球形，是因?yàn)楸砻鎻埩κ挂后w表面具有收縮的趨勢(shì)，D正確。2(多選)把極細(xì)的玻璃管插入水中與水銀中，如圖所示，正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是() ABCDAC因?yàn)樗芙?rùn)玻璃，無論管內(nèi)外均為浸潤(rùn)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；水銀不浸潤(rùn)玻璃，選項(xiàng)C正確；選項(xiàng)D中外面浸潤(rùn)，里面不浸潤(rùn)，所以是不可能的，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3下列對(duì)浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)正確的是()A水是浸潤(rùn)液體，水銀是不浸潤(rùn)液體B浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里分子比液體內(nèi)部稀疏C不浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里的分子受到固體分子的吸引較液體內(nèi)部分子的吸引強(qiáng)D不浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里分子間表現(xiàn)出吸引力；浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里分子間表現(xiàn)出排斥力D一種液體是否浸潤(rùn)某種固體，與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)，不能肯定哪種液體是浸潤(rùn)液體或不浸潤(rùn)液體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層內(nèi)分子受到固體分子吸引力較液體內(nèi)部分子吸引力大，分子分布比液體內(nèi)部更密，因而在附著層里液體分子表現(xiàn)出相互排斥的力，附著層有擴(kuò)展的趨勢(shì)，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。4(多選)關(guān)于液晶的特點(diǎn)及應(yīng)用正確的是()A棒狀分子、碟狀分子和平板狀分子的物質(zhì)呈液晶態(tài)B利用液晶在溫度變化時(shí)由透明變渾濁的特性可制作電子表、電子計(jì)算器的顯示元件C有一種液晶，隨溫度的逐漸升高，其顏色按