物理人教版選修3-3學(xué)案第九章固體液體和物態(tài)變化2

2液體[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解液體的表面張力現(xiàn)象，能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因.2.了解液體的微觀結(jié)構(gòu)，了解浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象及毛細(xì)現(xiàn)象，了解毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因.3.了解液晶的特點(diǎn)及其應(yīng)用．一、液體的微觀結(jié)構(gòu)、液體的表面張力圖1[導(dǎo)學(xué)探究](1)如圖1所示是液體表面附近分子分布的大致情況．請(qǐng)結(jié)合圖片思考：液體表面層內(nèi)的分子距離和分子力各有什么特點(diǎn)？(2)液體像氣體一樣沒(méi)有固定的形狀，具有流動(dòng)性，而又像固體一樣具有一定的體積，不易被壓縮，液體的這些特點(diǎn)是由什么決定的？答案(1)表面層內(nèi)分子間距離大于r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力．(2)液體的微觀結(jié)構(gòu)．[知識(shí)梳理]1．液體的微觀結(jié)構(gòu)及宏觀特性(1)液體分子的排列更接近于固體，是密集在一起的，因而液體具有一定的體積，不易壓縮．(2)液體之間的分子作用力比固體分子間的作用力要小，所以液體沒(méi)有固定的形狀，具有流動(dòng)性．由于液體分子的移動(dòng)比固體分子容易，所以擴(kuò)散速度比固體要快．(3)液體分子的熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)表現(xiàn)為振動(dòng)與移動(dòng)相結(jié)合．(4)非晶體的微觀結(jié)構(gòu)跟液體非常相似，所以嚴(yán)格地說(shuō)，只有晶體才能叫做真正的固體．(填“晶體”或“非晶體”)2．液體的表面張力(1)表面張力：由于表面層內(nèi)分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，作用是使液體表面繃緊．(2)方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線，如圖2所示．圖23．作用效果：使液面具有收縮的趨勢(shì)．[即學(xué)即用]判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)表面張力的作用是使液面具有收縮的趨勢(shì)．(√)(2)表面張力是分子力的宏觀表現(xiàn)．(√)(3)表面張力是液體表面各部分分子間存在的相互排斥力．(×)(4)昆蟲(chóng)可以在水面上自由走動(dòng)是表面引力作用引起的．(√)二、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象[導(dǎo)學(xué)探究](1)把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來(lái)，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒(méi)有附著水銀，從水中取出的玻璃上會(huì)沾上一層水，為什么會(huì)出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn)象呢？(2)如圖3所示，在灌溉完土地后農(nóng)民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法來(lái)保存土壤的水分，你知道這是為什么嗎？圖3答案(1)水銀不浸潤(rùn)玻璃，而水浸潤(rùn)玻璃．(2)把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細(xì)管，地下的水分就不會(huì)沿毛細(xì)管上升到地面而被蒸發(fā)掉．[知識(shí)梳理]1．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)(1)浸潤(rùn)：一種液體會(huì)潤(rùn)濕某種固體并附著在固體的表面上的現(xiàn)象．(2)不浸潤(rùn)：一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體，不會(huì)附著在這種固體的表面上的現(xiàn)象．(3)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)定義：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(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)管內(nèi)徑越小，高度差越大．[即學(xué)即用]判斷下列說(shuō)法的正誤．(1)水對(duì)所有固體都浸潤(rùn)．(×)(2)毛細(xì)管插入水中，管的內(nèi)徑越大，管內(nèi)水面升高的越高．(×)三、液晶[知識(shí)梳理]1．液晶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，于是把這些化合物取名為液晶．2．液晶的特點(diǎn)(1)位置無(wú)序使它像液體一樣具有流動(dòng)性，而排列有序使它像晶體一樣具有各向異性．(2)液晶的物理性質(zhì)容易在外界的影響(如電場(chǎng)、壓力、光照、溫度)下發(fā)生改變．3．液晶分子的排列特點(diǎn)從某個(gè)方向上看液晶分子排列比較整齊，但從另一個(gè)方向看，液晶分子的排列是雜亂無(wú)章的．4．液晶的應(yīng)用(1)液晶顯示器．(2)利用溫度改變時(shí)液晶顏色會(huì)發(fā)生改變的性質(zhì)來(lái)探測(cè)溫度．(3)液晶在電子工業(yè)、航空工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用．一、液體的微觀結(jié)構(gòu)及表面張力1．液面表面張力的成因分析(1)分子間距離特點(diǎn)：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，液體表面分子分布比內(nèi)部分子稀疏．(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，使液體表面形成一層繃緊的膜．2．表面張力及其作用(1)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?。隗w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，在完全失重條件下才呈球形)．(2)表面張力的大小除了跟邊界線長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟液體的種類(lèi)、溫度有關(guān)．例1關(guān)于液體的表面張力，下列說(shuō)法正確的是()A．表面張力是液體內(nèi)部各部分之間的相互作用力B．液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為引力C．液體的表面張力隨溫度的升高而增大D．表面張力的方向與液面垂直答案B解析液體表面層分子較液體內(nèi)部稀疏，故分子力表現(xiàn)為引力，表面張力的方向沿液面的切線方向與分界線垂直．表面張力是液體表面層分子間的作用力，隨溫度的升高，液體表面層的分子間的距離增大，引力作用隨之減小，所以表面張力減?。蔬x項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．分析表面張力問(wèn)題的三點(diǎn)注意1表面張力是液體表面層中大量分子間引力的宏觀表現(xiàn).2表面張力的大小除了跟分界線長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟液體的性質(zhì)和溫度有關(guān).一般情況下，溫度越高，表面張力就越小.3表面張力的方向與液面相切.針對(duì)訓(xùn)練關(guān)于液體表面的特征，下列說(shuō)法正確的是()A．液體表面層的分子分布比內(nèi)部密B．液體有使其體積收縮到最小的趨勢(shì)C．液體表面層分子之間只有引力而無(wú)斥力D．液體有使其表面積收縮到最小的趨勢(shì)答案D解析液體表面層的分子分布比內(nèi)部稀疏，故A錯(cuò)；液體由于表面張力作用，有使其表面積收縮到最小的趨勢(shì)，故B錯(cuò)，D對(duì)；液體表面層分子之間既有引力也有斥力，只是由于分子間距離較大，表現(xiàn)為引力，故C錯(cuò)．二、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)及毛細(xì)現(xiàn)象1．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的形成原因(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)固體分子吸引力大于液體內(nèi)部分子力時(shí)，這時(shí)表現(xiàn)為液體浸潤(rùn)固體．(3)不浸潤(rùn)的成因當(dāng)固體分子吸引力小于液體內(nèi)部分子力時(shí)，這時(shí)表現(xiàn)為液體不浸潤(rùn)固體．(4)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)是發(fā)生在兩種材料(液體與固體)之間的，與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系，不能單說(shuō)哪一種材料浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)．例如：水能浸潤(rùn)玻璃，但不能浸潤(rùn)石蠟；水銀不能浸潤(rùn)玻璃，但能浸潤(rùn)鉛．2．毛細(xì)現(xiàn)象的產(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4所示，甲是浸潤(rùn)情況，此時(shí)管內(nèi)液面呈凹形，因?yàn)橐后w的表面張力的作用，液體會(huì)受到向上的作用力，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向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低．圖4例2(多選)將不同材料制成的甲、乙兩細(xì)管插入相同的液體中，甲管內(nèi)液面比管外液面低，乙管內(nèi)液面比管外液面高，則()A．液體對(duì)甲材料是浸潤(rùn)的B．液體對(duì)乙材料是浸潤(rùn)的C．甲管中發(fā)生的不是毛細(xì)現(xiàn)象，而乙管中發(fā)生的是毛細(xì)現(xiàn)象D．若甲、乙兩管的內(nèi)徑變小，則甲管內(nèi)液面更低，乙管內(nèi)液面更高答案BD解析液體對(duì)固體浸潤(rùn)的情況下，在附著層分子的排斥力和表面層分子的吸引力的共同作用下，液面將上升，所以A錯(cuò)，B對(duì)；毛細(xì)現(xiàn)象是指浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，所以C錯(cuò)；在液體和毛細(xì)管材料一定的情況下，管越細(xì)毛細(xì)現(xiàn)象越明顯，所以D對(duì)．三、液晶例3(多選)關(guān)于液晶，下列說(shuō)法中正確的有()A．液晶是一種晶體B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性C．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化D．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化答案CD解析液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于固體和液體之間，雖然液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．外界條件的微小變化都會(huì)引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)．溫度、壓力、外加電壓等因素變化時(shí)，都會(huì)改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，選項(xiàng)C、D正確．液晶的特點(diǎn)(1)液晶具有流動(dòng)性，具有液體的特點(diǎn)．(2)液晶在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同．(3)在不同方向上液晶分子的排列情況不同．(4)液晶受到外界影響時(shí)，物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生明顯的變化.1.如圖5所示，先把一個(gè)棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，再把鐵絲環(huán)在肥皂液里浸一下，使鐵絲環(huán)上布滿(mǎn)肥皂液薄膜．如果用熱針刺破棉線圈里那部分薄膜，則棉線圈將成為圓形，主要原因是()圖5A．液體表面層分子間的斥力作用B．液體表面受重力作用C．液體表面的張力作用D．棉線圈的張力作用答案C解析由于液體表面層內(nèi)分子間距離比較大，液體表面張力使得液體表面具有收縮的趨勢(shì)，故松弛的棉線圈變?yōu)閳A形，C正確．2．下列現(xiàn)象中，不是由于液體的表面張力造成的是()A．船浮于水面上B．硬幣或鋼針浮于水面上C．綢布傘有縫隙但不漏雨水D．鋒利的玻璃片，用酒精燈燒一定時(shí)間后變鈍了答案A解析A項(xiàng)中船浮于水面上是浮力造成的，故選A.3．關(guān)于液晶，以下說(shuō)法正確的是()A．液晶態(tài)只是物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)才具有的存在狀態(tài)B．因?yàn)橐壕г谝欢l件下發(fā)光，所以可以用來(lái)做顯示屏C．人體組織中不存在液晶結(jié)構(gòu)D．筆記本電腦的彩色顯示器，是因?yàn)樵谝壕е袚饺肓松倭慷嗌匀玖希壕е须妶?chǎng)強(qiáng)度不同時(shí)，它對(duì)不同色光的吸收強(qiáng)度不一樣，所以顯示出各種顏色答案D一、選擇題1．關(guān)于液體的說(shuō)法不正確的是()A．液體表現(xiàn)出各向同性B．液體表現(xiàn)出各向異性C．分子在液體中的移動(dòng)比在固體中容易得多D．液體的擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快答案B解析液體由大量暫時(shí)形成的雜亂無(wú)章分布的小區(qū)域構(gòu)成，所以液體表現(xiàn)出各向同性，所以選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；液體中擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，分子在液體里的移動(dòng)比在固體中容易得多，所以液體的擴(kuò)散要比固體的擴(kuò)散快，選項(xiàng)C、D都是正確的．2．(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(lái)，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答案ABD解析用熔化的玻璃制成各種器皿，跟各種模具有關(guān)，并非表面張力造成的，故本題選A、B、D.3．(多選)下列關(guān)于浸潤(rùn)(不浸潤(rùn))現(xiàn)象與毛細(xì)現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是()A．水可以浸潤(rùn)玻璃但不能浸潤(rùn)蜂蠟B．浸潤(rùn)液體和不浸潤(rùn)液體都有可能發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象C．浸潤(rùn)液體都能發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象，不浸潤(rùn)液體都不能發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象D．浸潤(rùn)液體和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中都上升答案AB解析水可以附著在玻璃表面上，也就是說(shuō)水可以浸潤(rùn)玻璃，但不會(huì)附著在蜂蠟上，也就是說(shuō)不浸潤(rùn)蜂蠟．浸潤(rùn)液體和不浸潤(rùn)液體都能發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象，在細(xì)管中沿管壁上升的是浸潤(rùn)液體，在細(xì)管中沿管壁下降的是不浸潤(rùn)液體．4．(多選)下列現(xiàn)象中屬于毛細(xì)現(xiàn)象的有()A．粉筆把紙上的墨水吸干B．水銀溫度計(jì)里液柱的升高C．托里拆利管內(nèi)的水銀面高于管外的水銀面D．植物根部的養(yǎng)分，能升到植物上部枝葉中答案AD5．(多選)水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)液體而水銀對(duì)玻璃是不浸潤(rùn)液體，它們?cè)诿?xì)管中將產(chǎn)生上升或下降的現(xiàn)象，現(xiàn)把不同粗細(xì)的三根毛細(xì)管分別插入水和水銀中，如圖所示，正確的現(xiàn)象應(yīng)是()答案AD解析浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象為毛細(xì)現(xiàn)象，管子越細(xì)，現(xiàn)象越明顯，A、D對(duì)，B、C錯(cuò)．6．關(guān)于液體的表面張力，下列說(shuō)法正確的是()A．由于液體的表面張力使表面層內(nèi)液體分子間的平均距離小于r0B．由于液體的表面張力使表面層內(nèi)液體分子間的平均距離大于r0C．產(chǎn)生表面張力的原因是表面層內(nèi)液體分子間只有引力沒(méi)有斥力D．表面張力使液體的表面有收縮的趨勢(shì)答案D解析在液體與氣體接觸的表面處形成一個(gè)特殊的薄層，稱(chēng)為表面層，在液體表面層內(nèi)，分子的分布比液體內(nèi)部稀疏，它們之間的距離r>r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力，因此液體表面有收縮的趨勢(shì)．故D項(xiàng)正確．7．(多選)對(duì)下列現(xiàn)象的成因解釋正確的是()A．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B．小昆蟲(chóng)能在水面上自由來(lái)往而不陷入水中是液體的表面張力在起作用C．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D．液面為凸形時(shí)表面張力使表面收縮，液面為凹形時(shí)表面張力使表面伸張答案BC8．如圖1所示，金屬框架的A、B間系一個(gè)棉線圈，先使框架布滿(mǎn)肥皂膜，然后將P和Q兩部分的肥皂膜刺破，線的形狀將變成下列選項(xiàng)圖中的()圖1答案C解析由于液體表面張力的作用，液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)，故C正確．9．(多選)如圖2所示，對(duì)于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，有下列幾種解釋?zhuān)渲姓_的是()圖2A．Ⅰ圖中表面層分子的分布比液體內(nèi)部疏B．Ⅱ圖中表面層分子的分布比液體內(nèi)部密C．Ⅰ圖中附著層分子的分布比液體內(nèi)部密D．Ⅱ圖中附著層分子的分布比液體內(nèi)部疏答案ACD解析浸潤(rùn)的情況下，液體會(huì)沿著管壁上升，這是由于附著層內(nèi)分子相互排斥，同時(shí)表面層內(nèi)分子相互吸引的結(jié)果；不浸潤(rùn)的情況下，液體會(huì)沿著管壁下降，這是由于附著層內(nèi)分子和表面層內(nèi)分子均相互吸引的結(jié)果．由于液體內(nèi)部分子力約為零，因此當(dāng)附著層分子比液體內(nèi)部疏時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)附著層分子比液體內(nèi)部密時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥