高中物理 第二章 固体液体和气体 第四五节 液体的表面张力

1、第二章,固体、液体和气体,第四节,液体的性质,液晶,第五节,液体的表面张力,学,习,目,标,重,点,难,点,1,知道液体的微观结构,和液体表面张力现象,2,理解液体的微观特性,及表面张力产生的原因,3,用液体的微观结构特,点说明液体的各向同性,和流动性,4,会解释液体表面张力,的有关简单现象,重点,1,液晶的特性及在现实,技术中的应用,2,理解液体的表面张,力,难点,1,利用分子动理论解释,液体的微观结构,2,利用分子动理论解释,表面张力产生的原因,知识点一,液体的性质,提炼知识,1,具有一定的体积，不易被,压缩,2,宏观物理性质呈现出,各向同性,3,液体没有确定的形状，具有,流动性,4,液体

2、的扩散比固体的扩散,快,5,液体分子的热运动表现为在平衡位置附近做,微小,振动,其特点是短时间的,搬迁,和比较长时间的,定,居,交替进行,判断正误,1,液体的扩散现象是由液体分子热运动产生的,2,液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置,小试身手,1,液体与固体具有的相同特点是,A,都具有确定的形状,B,体积都不易被压缩,C,物质分子的位置都确定,D,物质分子都在固定位置附近振动,解析,液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压,缩，选项,B,正确,答案,B,知识点二,液晶,提炼知识,1,定义,有些有机化学物,由固体向液态转化的中间态液体具,有和,晶体,相似的性质，称为液态晶体，简称液晶,2,液晶

3、的性质,1,液晶具有,流动,性，连续性,2,液晶在光学性质、电学性质方面具有明显的,各向,异性,3,两类应用广泛的液晶,1,长丝状液晶,排列情况：液晶的分子呈长棒形排列，在自然状,态下分子有彼此平行排列的倾向它们沿一定方向的排,列,比较整齐,但彼此间前后左右的位置可以变动,特点：对外界的某些作用很敏感,应用：制作,显示,元件,2,螺旋状液晶,排列情况：分子分层排列，每层分子的排列方向,相同,但相邻各层分子的取向相差一个小角度，形成各,层分子排列方向依次旋转，构成一个螺旋状结构,特点：具有显著的温度效应，温度升高时，其,螺,距,会变小，当螺距与入射光的波长相同时，能产生强烈,的选择性,反射,应用

4、：探测,温度,判断正误,1,液晶分子的排列整齐且稳定,2,液晶的物理性质稳定,小试身手,2,下列说法中正确的是,A,液晶的分子排列与固态相同,B,液晶的分子排列与液态相同,C,液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变,D,所有物质都具有液晶体,解析,液晶是介于固态和液态之间的中间态,其分子,排列介于二者之间,并且排列是不稳定的,容易在外界影,响下发生改变，经研究发现不是所有物质都具有液晶态,故,A,B,D,错误,C,正确,答案,C,知识点三,液体的表面张力,提炼知识,1,液体的表面现象,1,肥皂膜实验现象,刺破铁丝环上松弛棉线左侧的肥皂膜，右侧液膜,收缩，使棉线向,右张紧,刺破铁丝环上松弛棉

5、线右侧的肥皂膜，左侧液膜,收缩，使棉线向,左张紧,刺破铁丝环中肥皂膜中心棉线圈内的肥皂膜，棉,线圈外的肥皂膜收缩，使棉线张紧，形成,圆形,2,实验结论,液体表面好像张紧的橡皮膜一样，具有,收缩的趋势,2,液体的表面张力,1,表面层,液体的表面是一个厚度为分子,有效作用,距离,10,9,m,的薄层,液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大,液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂,直,液面,指向,液内,因此液体表面就有,收缩,的趋势,2,表面张力,由于液体表面有,收缩,的趋势，在液体表面存在相互,作用的拉力,判断正误,1,液,体,表,面,张,力,是,液,体,各,部,分,之,间,的,相,互,吸

6、,引,力,2,液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现,为零,3,不论是水还是水银，表面张力都会使液体表面收,缩,小试身手,3,液体表面具有收缩趋势的原因是,A,液体可以流动,B,液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离,C,与液面接触的容器壁的分子，对液体表面分子有,吸引力,D,液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,解析,由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分,子的距离，所以表面层分子间的相互作用力表现为引,力,这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的,力,即表面张力,表面张力使液体表面具有收缩的趋势,答案,D,拓展一,液体的微观结构和液晶,1,为什么说晶体才是真正的固体,

7、提示,因为非晶体的微观结构与液体非常类似,非晶,体可以看成是黏性极大的液体,所以严格地说,只有晶体,才是真正的固体,2,液晶分子是按一定规律排列吗,提示,从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐,但,是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的,1,液体的微观结构及特性,1,液体分子之间的相互作用不像固体中的微粒那样,强，液体分子只在很小的区域内做有规则的排列，这种,区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解,有时又重新形成，液体由大量的这种暂时形成的小区域,构成，这种小区域杂乱无章地分布着，因而液体表现出,各向同性,2,液体具有一定的体积：液体分子的排列更接近于,固体，液体中的分子密集在一起

8、，相互作用力大，主要,表现为在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定,的体积，不容易被压缩,3,液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡,位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位,置附近去振动，即液体分子可以在液体中移动，这就是,液体具有流动性的原因,4,液体的扩散比固体的扩散快：液体中扩散现象是,由液体分子运动产生的，分子在液体里的移动比在固体,中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快,2,液晶,1,液晶的特点,液晶具有液体的流动性,液晶在光学、电学等方面具有各向异性,液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改,变分子排列，从而改变液晶的某些性质，如：温度、压,力、摩擦、电磁作

9、用、容器表面的差异等都能改变液晶,的光学性质,有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；有,些物质溶解在适当的溶剂中，在一定的浓度范围内具有,液晶态；不是所有物质都具有液晶态,天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的,2,液晶的应用,做液晶显示器：没有加电压时液晶是透明的,能使下面反射来的光线通过而不显示画面；当加电压时,液晶变浑浊，光线不能通过，显示出画面,做彩色显示器：在某些液晶中掺入少量多色性染,料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，当液晶中,的电场强度不同时，它对不同颜色的光的吸收强度不同,从而显示出颜色,做生物薄膜：液晶的特点与生物组织的特点很吻,合，可用于研究离子的渗透性，从而了解

10、机体对药物吸,收等生理过程,特别说明,1,液晶的性质具有双重性既具有液体,的流动性,连续性,又在光学性质,电学性质等方面具有,晶体的各向异性的性质,2,液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改,变分子排列，从而改变液晶的某些性质,3,不是所有的物质都具有液晶态，有些物质在特定,的温度范围之内具有液晶态,有些物质溶解在适当的溶剂,中，在一定的浓度范围内具有液晶态,典例,关于液体，下列说法正确的是,A,液体的性质介于气体和固体之间，更接近气体,B,液体表现出各向异性,C,液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在固,定的平衡位置附近做微小振动,D,液体的扩散比固体的扩散快,解析,液体分子间距离与固

11、体分子间距离接近，都,不易被压缩，更接近固体，故,A,错,液体由大量暂时形成的小区域构成，这种小区域杂,乱无章的分布着，因而液体表现出各向同性，故,B,错,液体分子与固体分子都在平衡位置附近做微小振动，所,不同的是液体没有固定的平衡位置，故,C,错,答案,D,题后反思,液体分子运动的特点，既像固体分子在平衡位置,附近做微小振动，又像气体分子能移动，表现出各向同,性,只有液晶在特殊状态时才表现出晶体特性,各向异,性,1,关于液晶下列说法正确的是,A,液晶是液体和晶体的混合物,B,液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定,C,液晶是一种特殊的物质，具有光学的各向同性,D,所有物质在一定条件下都能成

12、为液晶,解析,有些化合物像液体一样具有流动性，而其光,学性质与某些晶体相似，具有各向异性，人们把处于这,种状态的物质叫液晶，所以,A,项错误,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向,异性，但分子的排列是不稳定的，所以,B,项正确；有许,多不同类型的液晶，可以通过其不同的光学性质,如双折,射现象,来区分，具有晶体的光学各向异性，所以,C,项错,误；有些化合物像液体一样具有流动性，并不是所有物,质在一定条件下都能成为液晶，所以,D,项错误,答案,B,2,关于液体和固体，以下说法错误的是,A,液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用,强,B,液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的,C,液体

13、分子的热运动没有长期固定的平衡位置,D,液体的扩散比固体的扩散快,解析,液体具有一定的体积,是液体分子密集在一起,的缘故,但液体分子间的相互作用不像固体中的微粒那样,强，所以选项,B,正确，选项,A,错误；液体具有流动性是,因为液体分子热运动的平衡位置不固定,液体分子可以在,液体中移动,也正是因为液体分子在液体里移动比固体容,易,所以其扩散速度也比固体的扩散速度快，选项,C,D,均正确,答案,A,拓展二,液体的表面张力,1,水的密度比沙的密度小,为什么沙漠中风能刮起大量,沙子，而海洋上的风却只能刮起少量的水珠,提示,由于海水水面有表面张力的作用，水珠之间相互,吸引着，风很难把水珠刮起，只能形成

14、海浪，所以海洋上的,风只能刮起少量的水珠，而沙漠中的沙子却不一样，沙粒之,间作用力很小，几乎为零，所以风很容易刮起大量沙子,2,在春秋季节，早晨起床后我们会发现小草和树叶,上有露珠，为什么露珠成球状,提示,因为是表面张力的作用,表面张力促使液体的,表面收缩，体积不变的情况下，球体的表面积最小,1,液体的表面张力,如果在液体表面任意画一条线,线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体,表面绷紧，所以叫作液体的表面张力,特别说明,1,表面张力使液体自动收缩，由于有表,面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，表面张,力的方向跟液面相切,2,表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外，还,跟液体的

15、种类、温度有关,2,表面张力产生的原因,液体跟气体接触的表面存在,一个薄层，叫表面层表面层里的分子受到,气体分子的引力比受到液体内部分子的引力,弱，分子间距离比液体内部分子间距离大一,些，因此分子间表现为引力而液体内部的情景就不大,一样了，通常可认为分子间引力等于斥力由于表面层,里分子之间表现为引力，不妨在液面上画一条分界线,MN,如图，把液面分为和两部分,液面对液面有引力,F,1,的作用，液面对液面,有引力,F,2,的作用，两部分液面之间的相互吸引的力，叫,作表面张力,液体的表面张力使液面具有收缩的趋势,表,面张力的方向总是与液面相切，跟分界线垂直,特别说明,1,在体积相等的各种形状的物体中

16、，球,形物体的表面积最小，所以草叶上的露珠、小水银滴等,都因表面张力使液面收缩而呈球形,2,表面张力是跟液面相切的如果液面是平面，表,面张力就在这个平面上；如果液面是曲面，表面张力就,在这个曲面的切面上作用在任何一部分液面上的表面,张力，总是跟这部分液面的分界线垂直,典例,2,多选,下列现象中，由于液体的表面张,力而引起的是,A,小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是,液体的表面张力作用,B,小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力,平衡的结果,C,缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡,的结果,D,喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面,张力作用的结果,解析,仔细观察可以发现,

17、小昆虫在水面上站定或行,进过程中,其脚部位置比周围水面稍下陷,但仍在水面上,而未陷入水中,就像踩在柔韧性非常好的膜上一样,因此,这是液体的表面张力在起作用,浮在水面上的缝衣针与小,昆虫情况一样，故,A,选项正确,C,选项错误,小木块浮于水面上时,木块的下部实际上已经陷入水,中,排开一部分水,受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡,的结果，而非表面张力在起作用，故,B,选项错误喷泉,喷到空中的水分散时,每一小部分的表面都有表面张力在,起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠,体积,一定情况下以球形表面积为最小,表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋,势,故,D,选项正确,答案,AD,题后反思,表面张力是由于液体表面分子间距大形成的引力,它,的作用促使液体表面收缩,1,液体表面张力产生的原因是,A,在液体的表面层里，分子间距大，分子间斥力消,失，只有引力,B,由于气体分子对表面层液体分子的吸引,C,在液体的表面层里,由于分子间距比液