人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案：5 液體

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE15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.了解浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.3.了解液晶的特點及其應(yīng)用．一、液體的表面張力1．表面層：液體表面跟氣體接觸的薄層．2．表面張力：(1)定義：在表面層，分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，這種力使液體表面繃緊，叫作液體的表面張力．(2)方向：總是跟液體相切，且與分界面垂直．二、浸潤和不浸潤1．浸潤和不浸潤(1)浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上的現(xiàn)象．(2)不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，不會附著在這種固體的表面上的現(xiàn)象．(3)當(dāng)液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強時，液體能夠浸潤固體．反之，液體則不浸潤固體．2．毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象．三、液晶1．液晶：是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)．2．特點：(1)液晶態(tài)既具有液體的流動性，又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列的性質(zhì)．(2)具有光學(xué)各向異性．1．判斷下列說法的正誤．(1)表面張力的作用是使液面具有收縮的趨勢，是分子力的宏觀表現(xiàn)．(√)(2)昆蟲可以在水面上自由走動是表面張力在起作用．(√)(3)水對所有固體都浸潤．(×)(4)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．(×)(5)液晶是液體和晶體的混合物．(×)2．要增強雨傘的防水作用，傘面可選擇對水是________(選填“浸潤”或“不浸潤”)的布料；布料經(jīng)緯線間空隙很小，小水珠落在傘面上由于________的作用，不能透過空隙．〖答案〗不浸潤表面張力一、液體的表面張力導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示是液體表面附近分子分布的大致情況．請結(jié)合圖片思考：圖1(1)液體表面層內(nèi)的分子間距離和分子力各有什么特點？(2)小昆蟲、縫衣針在水面上不下沉與小木塊浮在水面上的道理相同嗎？〖答案〗(1)液體表面層內(nèi)分子間距離大于r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力．(2)不同．小昆蟲、縫衣針能在水面上不下沉是液體表面張力在起作用．小木塊浮在水面上是重力和水的浮力平衡的結(jié)果．知識深化1．液體表面張力的成因分析液體表面層分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，該引力使液面產(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，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?。纾党龅姆试砼莩是蛐?，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度有關(guān)外，還跟液體的種類、溫度有關(guān)．(3)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2所示．圖2關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是()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〗液體表面層分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間距離r略大于r0，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，與分界面垂直．表面張力是液體表面層分子間的作用力，隨溫度的升高，液體表面層分子間的距離增大，引力作用隨之減小，所以表面張力減小，故B正確，A、C、D錯誤．(多選)下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有()A．水黽(一種昆蟲)可以停在水面上B．葉面上的露珠呈球形C．滴入水中的紅墨水很快散開D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動〖答案〗AB〖解析〗由于表面張力的存在，使得液體表面如同一張繃緊的橡皮膜，富有彈性且具有使液體收縮到最小的趨勢，水黽可以停在水面上，葉面上的露珠呈球形都是由于表面張力存在造成的，故選項A、B正確；滴入水中的紅墨水很快散開是擴散現(xiàn)象，懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動是由于水分子在做無規(guī)則運動造成的，選項C、D錯誤．二、浸潤和不浸潤導(dǎo)學(xué)探究(1)把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒有附著水銀，從水中取出的玻璃上會沾上一層水．為什么會出現(xiàn)上述不同的現(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保存土壤里的水分，你知道這是為什么嗎？圖3〖答案〗(1)水銀不浸潤玻璃，而水浸潤玻璃．(2)把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細(xì)管，地下的水分就不會沿毛細(xì)管上升到地面而被蒸發(fā)掉．知識深化1．浸潤和不浸潤的形成原因(1)附著層內(nèi)分子受力情況液體和固體接觸時，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)浸潤的成因當(dāng)固體分子吸引力大于液體內(nèi)部分子力時，這時表現(xiàn)為液體浸潤固體．(3)不浸潤的成因當(dāng)固體分子吸引力小于液體內(nèi)部分子力時，這時表現(xiàn)為液體不浸潤固體．特別提醒浸潤和不浸潤是發(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，不能單說哪一種材料浸潤或不浸潤．例如：水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟；水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鉛．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現(xiàn)象都有關(guān)系．如圖4所示，甲是浸潤情況，此時管內(nèi)液面呈凹形，因為液體的表面張力的作用，液體會受到向上的作用力，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關(guān)于浸潤和不浸潤及毛細(xì)現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．水銀是浸潤液體，水是不浸潤液體B．在內(nèi)徑小的容器里，如果液體能浸潤容器壁，則液面成凹形，且液體在容器內(nèi)上升C．如果固體分子對液體分子的引力較弱，就會形成浸潤現(xiàn)象D．兩端開口、內(nèi)徑不同的幾支細(xì)玻璃管豎直插入水中，管內(nèi)水柱高度相同〖答案〗B〖解析〗浸潤與不浸潤是相對的，對玻璃來說水銀是不浸潤液體，但不是對任何固體都是不浸潤液體，故A錯誤；在內(nèi)徑小的容器中，如果液體能夠浸潤器壁，液面呈凹形，且液體在容器內(nèi)上升，故B正確；固體分子對液體分子的引力大于液體分子間引力時，才會形成浸潤現(xiàn)象，故C錯誤；由于細(xì)玻璃管的內(nèi)徑不同，豎直插入水中時，管內(nèi)水柱高度不同，故D錯誤．(多選)在做毛細(xì)現(xiàn)象實驗時，我們可以看到的現(xiàn)象是()A．毛細(xì)管插入水中，管內(nèi)徑越小，管內(nèi)水面升高的越高；管內(nèi)徑越粗，管內(nèi)水面升高的越低B．毛細(xì)管插入水銀中，管內(nèi)徑越小，管內(nèi)水銀面升高的越高；管內(nèi)徑越粗，管內(nèi)水銀面升高的越低C．毛細(xì)管插入浸潤的液體中時管內(nèi)液面上升，插入跟它不浸潤的液體中時，管內(nèi)液面降低D．毛細(xì)管插入跟它不浸潤的液體中時管內(nèi)液面上升，插入浸潤的液體中時管內(nèi)液面下降〖答案〗AC〖解析〗毛細(xì)管插入水中，管內(nèi)徑越小，管內(nèi)水面升高的越高；管內(nèi)徑越粗，管內(nèi)水面升高的越低，故選項A正確；將毛細(xì)管插入水銀中，管內(nèi)液面會下降，故選項B錯誤；毛細(xì)管插入浸潤的液體中時管內(nèi)液面上升，插入跟它不浸潤的液體中時，管內(nèi)液面會降低，故選項C正確，D錯誤．三、液晶導(dǎo)學(xué)探究液晶是指液態(tài)晶體，這種說法對嗎？〖答案〗這種說法不對，液晶不是晶體，只是在物理性質(zhì)上與某些晶體相似，具有各向異性．知識深化1．液晶的特點(1)液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，既具有液體的流動性，又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列．(2)液晶具有光學(xué)上的各向異性，液晶分子的排列不穩(wěn)定，微小的外界變動都會改變分子排列，從而改變液晶的某些性質(zhì)．2．液晶的應(yīng)用(1)研究離子的滲透性．(2)液晶顯示．(多選)關(guān)于晶體、液晶、液體，下列說法正確的是()A．晶體和液晶的性質(zhì)是完全相同的B．液晶就是液體，具有液體的所有性質(zhì)C．液晶是介于晶體與液體之間的一種中間態(tài)D．液晶具有液體的流動性，具有晶體的各向異性〖答案〗CD〖解析〗晶體屬于典型的固體，其分子排列呈一定的點陣結(jié)構(gòu)，有規(guī)律，而液晶分子的結(jié)構(gòu)是介于液態(tài)的雜亂與晶體的規(guī)律排列之間的，其像液體一樣具有流動性，而在光學(xué)等物理性質(zhì)上又與晶體相似，具有各向異性．1．(液體的表面張力)(多選)(2020·佛山市順德區(qū)容山中學(xué)高二期中)關(guān)于液體表面張力，下列說法正確的有()圖5A．圖5甲中露珠呈球形，這是地球引力作用的結(jié)果B．乙圖中的液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，產(chǎn)生表面張力C．丙圖中水黽可以停在水面上，是由于水的浮力作用D．丁圖中液體表面張力方向與液面平行〖答案〗BD〖解析〗題圖甲中露珠呈球形，這是液體表面張力的結(jié)果，故A錯誤；題圖乙中液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，分子力表現(xiàn)為引力，從而產(chǎn)生表面張力，故B正確；題圖丙中水黽可以停在水面上，是由于水的表面張力作用，故C錯誤；題圖丁中液體表面張力方向與液面平行，故D正確．2．(液體的表面張力)如圖6所示，金屬框上陰影部分表示肥皂膜，它被棉線分割成a、b兩部分．若將肥皂膜的a部分用熱針刺破，棉線的形狀是下列選項圖中的()圖6〖答案〗D〖解析〗肥皂膜未被刺破時，作用在棉線兩側(cè)的表面張力互相平衡，棉線可以有任意形狀．當(dāng)把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面張力的作用下，棉線將被繃緊．因液體表面有面積收縮到最小的趨勢，選項D正確．3．(浸潤、不浸潤及毛細(xì)現(xiàn)象)浸潤現(xiàn)象和不浸潤現(xiàn)象在日常生活中是常見的，下列幾種現(xiàn)象的說法正確的是()A．水銀不能浸潤玻璃，說明水銀是不浸潤液體B．水可以浸潤玻璃，說明附著層內(nèi)分子間的作用表現(xiàn)為引力C．脫脂棉球脫脂的目的，是使它從不能被水浸潤變?yōu)榭梢员凰橠．建筑房屋時在地基上鋪一層涂著瀝青的紙，是利用了浸潤現(xiàn)象〖答案〗C〖解析〗水銀不能浸潤玻璃，說明水銀和玻璃的附著層里分子間吸引力較大，形成不浸潤，但是不能說明水銀是不浸潤液體，故A錯誤；水可以浸潤玻璃，說明附著層內(nèi)分子間的作用表現(xiàn)為斥力，故B錯誤；脫脂棉能夠吸取藥液，在于脫脂后把它從不能被水浸潤變成了可以被水浸潤，以便吸取藥液，故C正確；磚的內(nèi)部也有許多細(xì)小的孔道，會起到毛細(xì)管的作用，在砌磚的地基上鋪一層油氈或涂過瀝青的厚紙，可以防止地下水分沿著夯實的地基以及磚墻的毛細(xì)管上升，以保持房屋干燥，不是浸潤現(xiàn)象，故D錯誤．4．(液晶)(2021·山東高二課時練)液晶電視不斷降價，逐步走進(jìn)了千家萬戶．液晶電視的關(guān)鍵部件是液晶層，下列關(guān)于液晶層的工作原理說法中正確的是()A．液晶分子的空間排列