2024-2025學(xué)年高中物理第二章固體液體和氣體第5節(jié)液體的表面張力教案粵教版選修3-3

PAGE5-其次節(jié)液體的表面張力教學(xué)目標(biāo)：1.通過試驗，視察和探究液體表面張力現(xiàn)象，知道液體表面張力的概念。2.能用分子動理論的觀點初步說明液體表面張力現(xiàn)象。3.了解表面張力現(xiàn)象在實際中的應(yīng)用，并能說明一些簡潔的自然現(xiàn)象。教學(xué)重點：液體的表面張力的現(xiàn)象、說明一些生活中表面張力的現(xiàn)象。教學(xué)難點：液體表面張力產(chǎn)生的緣由。教學(xué)方法：講解并描述法、試驗法、演示法、探討法教學(xué)用具：多媒體設(shè)備、安裝希沃授課助手、硬幣、肥皂水、容器、各種形態(tài)的鐵絲框、吹泡泡工具、氣球、酒精燈、小試管等教學(xué)亮點：全程演示試驗和學(xué)生試驗都采納希沃授課助手實時投屏使全部學(xué)生特別清晰的看到演示的整個過程，試驗現(xiàn)象清晰。教學(xué)流程：教學(xué)過程：（一）引入新課老師：大家猜猜，這枚硬幣放入水中，是浮起來還是沉下去？硬幣的密度比水大，浮力肯定小于重力，可為什么能浮起來呢？是什么力讓它浮起來呢？帶著這個問題我們起先今日的學(xué)習(xí)。老師：同學(xué)們，你們知道同樣體積的物體，什么樣的形態(tài)表面積最??？正方體？長方體？球體？還是其他形態(tài)呢？同學(xué)：球體。老師：下面讓我們一起來視察一些現(xiàn)象。（二）新課教學(xué)一、試驗探究1.現(xiàn)象視察：①太空中的小水滴：（視頻）老師：這是2013年神州十號航天員王亞平在太空給地面的學(xué)生進(jìn)行講課的一個小片段。②滴管滴出來的小水滴：（實物投影）老師：太空中的小水滴由于完全失重可以到處飄，而我們滴管滴出來的小水滴由于受到重力作用會掉到地面，但它們都是什么形態(tài)的？同學(xué)：球體。③玻璃皿中的水銀：（錄像投影）老師：水銀比較危急，所以我在辦公室操作了錄像。④肥皂泡：（現(xiàn)場同學(xué)操作）老師：現(xiàn)在我們處在這繽紛的泡泡世界里，我們發(fā)覺這么多的泡泡，全部都是球形的。老師：那同學(xué)們，你們有沒有想過，它們怎么都是球體的呢？我們剛剛說同樣體積的物體，球體的表面積是最小的，那就說明這些液體表面總是有收縮的趨勢對吧？下面我們自己來通過試驗證明一下，液體表面的確總是有收縮的趨勢。2.分組試驗：老師：我們每四位同學(xué)桌面有一套試驗器材，我們用系著細(xì)棉線的鐵絲環(huán)浸入肥皂液例，再拿出來時就會在環(huán)上留下一層薄膜，用燒熱的針去刺破棉線，視察棉線和薄膜的改變。讓我們先來猜想一下，你會看到什么現(xiàn)象。學(xué)生:學(xué)生視察并得出結(jié)論：環(huán)內(nèi)棉線另一側(cè)的肥皂液膜收縮，棉線變成張緊的弧形。說明液體的表面層似乎是繃緊的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢。老師演示：肥皂膜總是把鐵絲拉回，說明肥皂膜有收縮的趨勢。老師：那液體表面為什么會具有收縮的趨勢呢？3.現(xiàn)象分析：老師：我們一起來看一下液體的微觀結(jié)構(gòu)（出示圖片），在液體內(nèi)部，分子間的距離在r0左右，而在表面層，分子比較稀疏，分子間的距離大于r0，因此分子間的作用表現(xiàn)為引力。假如我們俯視液體表面液體表面，在液體表面隨意畫條線MN，線兩側(cè)的液體之間的作用力就是引力，它的作用使得液面繃緊，具有收縮的趨勢，我們叫做液體的表面張力。在表面張力的作用下液體表面形成一個“彈性薄膜”。就像我手上的這條橡皮筋一樣，我用力把它撐開，在橡皮筋上任取一點把橡皮筋分為兩部分，左邊對右邊有引力，右邊對左邊有引力，總是使橡皮筋有收縮的趨勢，表面具有彈性。（實物演示：橡皮筋）假如我們拓展到整個小水滴，就像這個氣球，我們再氣球表面隨意畫一條線，線左邊的分子對右邊的分子有引力，右邊的分子對左邊的分子也有引力，使得整個氣球表面繃緊，各個部分都相互吸引，使這個彈性膜收縮為球。（實物演示：氣球模型）我們可以看到，表面張力的方向沿著表面的切面，與分界線垂直。下面我們總結(jié)一下：二、液體的表面張力：1.液面特點：具有收縮的趨勢。2.緣由：在表面層里，分子間的距離大，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。3.方向：與液面相切，垂直于分界線4.作用：使液體表面積有收縮到最小的趨勢，使液面似乎有一層彈性的膜。所以露珠、水銀、失重狀態(tài)下的水滴，肥皂泡等等呈現(xiàn)球形。5.現(xiàn)象分析：老師：請學(xué)生們一起來分析下面這些現(xiàn)象，并說明產(chǎn)生的緣由？①如圖，水黽可以停在水面，你有細(xì)致視察過嗎？為什么能停在水面？（圖片）學(xué)生回答：由于表面張力使得液體表面形成一個張緊的薄膜，與水黽的足接觸的那部分水面會下凹，表面張力沿切面斜向上，使得水黽能夠停在水面。老師：可以看出水黽停在水面并不是因為浮力，而是因為表面張力。②硬幣能否浮在水面呢？（演示）老師演示。硬幣也可以浮在水面，是因為表面張力。③奇妙的魔術(shù)（演示）水不會通過小孔流出來。緣由：因為水將紗線浸濕后，在紗線孔隙中形成水膜，水膜的表面張力使得雨水不致漏下．老師：我們的雨傘就是這樣的道理。④奇妙的魔術(shù)2（演示）小試管裝滿水，倒扣過來后，水不會流出來。老師：那是因為表面張力的作用。親身體驗：老師：同學(xué)們看了那么多，也學(xué)了那么多，現(xiàn)在請同學(xué)們自己試著讓硬幣浮在水面。學(xué)生：嘗試著讓銀幣浮在水面，可是沒有人勝利。老師：你們知道為什么不勝利么？因為你們桌面的是肥皂水，雜質(zhì)會讓液體的表面張力變小。課堂練習(xí)：練習(xí)1.關(guān)于液體的表面張力，下面說法正確的是()A．表面張力是液體內(nèi)各部分間的相互作用B．液體表面層分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離C．表面張力的方向總是垂直液面，指向液體內(nèi)部D．液體表面分子分布比內(nèi)部疏，分子間表現(xiàn)為引力，使液面收縮。練習(xí)2．(多選)下列現(xiàn)象中，由于液體的表面張力而引起的是()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重力和水的浮力平衡的結(jié)果D．噴泉噴射到空中形成一個個球形的小水珠是表面張力作用的結(jié)果老師：分析總結(jié)。三、浸潤和不浸潤視察思索：老師：剛剛硬幣是可以漂移在水面的，可是紙巾總是沉到水底，為什么呢？學(xué)生：因為紙巾吸水而硬幣不吸水。老師：水分子比較紙巾分子，而不喜愛硬幣的分子。視頻：水和水銀在玻璃器壁的現(xiàn)象。老師：水滴在玻璃上會把玻璃潤濕并附著在玻璃上，但水銀滴卻不能附著在玻璃上?？偨Y(jié)：1.我們把一種液體會潤濕某種固體并附著在固體表面這種現(xiàn)象叫做浸潤。2.一種液體不會浸潤某種固體，也就是不會浸潤固體的表面，我們叫做不浸潤。如水能浸潤玻璃，但水卻不能浸潤蜂蠟或石蠟，而水銀雖不能浸潤玻璃但能浸潤鉛。老師：浸潤和不浸潤又是什么緣由呢？剛剛我們探討了液體和氣體之間的交界面的——表面張力，而現(xiàn)在是固體液體之間的交界面。當(dāng)液體與固體接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫做附著層。若液體分子受到固體分子的吸引，液體薄層的分子比液體內(nèi)部更密，分子之間表示為斥力，液體薄層有擴(kuò)展的趨勢。表現(xiàn)為浸潤。此時我們看到液面對上擴(kuò)展。若液體分子受到固體分子的排斥，液體薄層的分子比液體內(nèi)部更疏，分子之間表示為引力，液體薄層有收縮的趨勢。表現(xiàn)為不浸潤。此時我們看到液面對下收縮。3.緣由分析：浸潤和不浸潤是分子力作用的表現(xiàn)。浸潤的本質(zhì)是擴(kuò)展，不浸潤的本質(zhì)是收縮。4.現(xiàn)象分析：日常生活中，我們看到盛有液體的容器器壁旁邊的液面會成彎曲的形態(tài)，就是由浸潤或不浸潤現(xiàn)象引起的。假如液體能浸潤器壁，液面是凹的。假如液體不浸潤器壁，液面是凸。焊接時，熔融了的焊錫與被焊金屬必需是浸潤的；醫(yī)藥上要用脫脂棉，就是要使酒精，藥液與棉花浸潤；在有些物體上寫字困難，是因為墨水不浸潤物體；有些動物羽毛上能分泌脂肪，水就不浸潤羽毛；有些礦石在冶煉前必需采納浮選礦石的措施，利用液體不浸潤礦粒但浸潤砂石的性質(zhì)將礦粒與砂石分別開來。課堂練習(xí)：練習(xí)3（多）、液體和固體接觸時，附著層表面具有縮小的趨勢是因為：A.附著層里液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏；B.附著層里液體分子相互作用表