浙江专版2023-2024学年新教材高中物理第2章气体固体和液体5液体课件新人教版选择性必修第三册

5液体课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位随堂训练素养•目标定位目标素养1.知道液体的微观结构。2.具备通过实验观察液体的表面张力现象的能力。3.理解浸润和不浸润的概念,会分析其产生的原因。4.学会用分子动理论解释毛细现象,理解液晶的微观结构。知识概览课前·基础认知一、液体的表面张力1.表面层:液体表面有一层跟气体接触的

薄层

,叫作表面层。

2.分子力的特点。在液体内部,分子间的平均距离略小于

r0

,分子间的作用力表现为

斥力

;在表面层,分子比较

稀疏

,分子间距离略大于

r0

,分子间的作用力表现为

引力

。

3.表面张力。(1)定义:液体表面的这种力使液体表面

绷紧

,叫作液体的表面张力。

(2)作用效果:使液体表面具有

收缩趋势

。表面张力使液体表面收缩到最小。

微探究

在玻璃杯内注入肥皂水,再用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中,沾满肥皂水后取出,可以吹出大小不一、在空中做无规则运动的肥皂泡,肥皂泡为什么是球形的呢?提示:由于液体表面张力作用,肥皂泡的表面有收缩的趋势,使液体表面积最小,而在体积不变的情况下球形的表面积最小。二、浸润和不浸润1.浸润和不浸润。(1)浸润:一种液体会

润湿

某种固体并

附着

在固体的表面上,这种现象叫作

浸润

。

(2)不浸润:一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体的表面,这种现象叫作

不浸润

。

(3)浸润和不浸润的原因:当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用

强

时,液体能够浸润固体。反之,液体则不浸润固体。

2.毛细现象。(1)毛细现象:浸润液体在细管中

上升

的现象,以及不浸润液体在细管中

下降

的现象,称为毛细现象。

(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关,毛细管的内径越小,高度差

越大

。

微判断

(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势,是分子间作用力的宏观表现。(

)(2)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。(

)(3)水对所有固体都浸润。(

)(4)毛细管插入水中,管的内径越大,管内水面升高得越高。(

)√√××三、液晶1.液晶: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

的物质叫液晶。这是介于液态和固态间的一种中间态。

2.特点。(1)液晶态既具有液体的

流动

性,又在一定程度上具有晶体分子的

规则

排列的性质。

(2)具有光学各向

异

性。

3.出现液晶态的条件:液晶是一种特殊物质,有些物质在特定的

温度

范围之内具有液晶态,另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定

浓度

范围内具有液晶态。

4.液晶的微观结构:通常

棒状

分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。

微思考

液晶显示器是靠什么性质显示各种颜色的呢?提示:各向异性。课堂·重难突破重难归纳1.液体分子分布特点:由于蒸发现象,表面层分子的分布比液体内部稀疏,即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大。2.分子力特点:液体内部分子间引力、斥力基本上相等,而液体表面层分子之间距离较大,分子力表现为引力。3.表面特性:表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的膜,所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果。一对液体表面张力的理解4.表面张力的方向:表面张力的方向和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图所示。5.表面张力的作用:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。6.表面张力的大小:由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素决定。把一枚缝衣针在手上蹭一蹭,然后放到一张棉纸上。用手托着,放入水中。棉纸浸湿下沉,而缝衣针会停在水面。把针按下水面,针就不再浮起。动手试一试,并解释看到的现象。提示:由于针的表面有油脂,不能被水浸润,当针放在水面上,并把水压弯时,针仍处在水的表面层上。而水面的表面张力使被压弯的水面收缩,形成一层弹性膜,弹性薄膜水面要恢复原状,对针产生一个向上的弹力,这个弹力与针所受的重力平衡,使针不致下沉。典例剖析(多选)下列现象中,关于液体的表面张力说法正确的是(

)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.悬浮在水中的花粉做无规则运动是受水的表面张力作用的结果C.缝衣针浮在水面上不下沉是水的表面张力作用的结果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ACD解析:仔细观察可以发现,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,故选项A、C正确。悬浮在水中的花粉做无规则运动是水分子的无规则运动的结果,故选项B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),故选项D正确。特别提醒区别两种现象

1.小昆虫与缝衣针不陷于水中,是在表面张力作用下形成的表面膜对昆虫、缝衣针产生了弹力,弹力与重力平衡的结果。

2.木块浮于水面上,是木块的一部分陷于水中,受到水的浮力,是浮力与重力平衡的结果。学以致用下列关于液体表面具有收缩趋势原因的说法正确的是(

)A.液体可以流动B.液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离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.液体表面层分子间的距离大于r0答案:D解析:由于液体表面层分子间的距离大于r0,所以表面层分子间的相互作用表现为引力,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,故选项D正确。重难归纳1.浸润和不浸润现象成因分析。(1)附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。(2)浸润的成因:当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩张的趋势,这时表现为液体浸润固体。二对浸润和不浸润的深入分析(3)不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。2.对毛细现象的理解。(1)两种表现:浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降。(2)产生原因:毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。图甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为水的表面张力作用,液体会受到一向上的作用力,因而管内液面要比管外高;图乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到一向下的力,因而管内液面比管外低。在水中浸入两个同样的毛细管,一个是直的,另一个是弯的,如图所示,观察水在直管中上升的高度和在弯管中上升的高度有何不同?弯管中的水能否流出?提示:直管中的水的高度要高些;弯管中的水不会流出。水滴在弯管口处受重力的作用而向下凸出,这时表面张力的合力竖直向上,使水不能流出。典例剖析(多选)若液体对某种固体是浸润的,当液体装在由这种固体物质做成的细管中时,则(

)A.附着层分子密度大于液体内分子的密度B.附着层分子的作用力表现为引力C.管中的液体表面一定是下凹D.液体跟固体接触的面积有扩大的趋势答案:ACD解析:这是浸润现象,这时固体分子与液体分子间的引力相当强,造成附着层内分子的分布比液体内部密,这样就会使液体间出现相互排斥力,使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势,故选项A、C、D正确,B错误。规律总结分析浸润现象的注意事项

1.一种液体是否浸润某种固体,与这两种物质的性质都有关系,例如:水银不浸润玻璃,但浸润铅;水浸润玻璃,但不浸润石蜡。

2.浸润和不浸润可以用附着层的液体分子的分布来解释,浸润的本质是扩展,不浸润的本质是收缩。学以致用(多选)关于浸润与不浸润现象,下面的几种说法正确的是(

)A.水是浸润液体B.水银是不浸润液体C.同一种液体对不同的固体,可能是浸润的,也可能是不浸润的D.浸润液体和不浸润液体在细管中都会产生毛细现象答案:CD解析:浸润和不浸润,是指一种液体对某一种固体来说的,孤立地说某种液体浸润或不浸润都没有意义。同一种液体对不同的固体,可能浸润,也可能不浸润,例如水对玻璃浸润,而对荷叶就不浸润;浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降,都属于毛细现象,选项C、D正确,A、B错误。重难归纳【实验目的】通过观察肥皂液膜和棉线的变化,分析液体表面的收缩方向。【实验原理】由于液体表面张力作用,液体的表面有收缩趋势。【实验器材】制备好的肥皂液、铁丝环、酒精灯、缝衣针、棉线、棉线圈。三实验:观察肥皂液膜和棉线的变化【实验步骤】(1)观察棉线两侧肥皂液膜的变化。过程①把一条细棉线的两端分别系在铁丝环的两侧,并使棉线处于略为松弛的状态;②然后将铁丝环浸入肥皂液里,再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的;③用烧热的针刺破棉线一侧的薄膜,观察薄膜和棉线发生的变化现象①刺破棉线左侧的薄膜,右侧的薄膜就会收缩,使棉线向右弯成弧形;②刺破棉线右侧的薄膜,左侧的薄膜就会收缩,使棉线向左弯成弧形(2)观察棉线圈的变化情况。

过程①把一个棉线圈系在铁丝环上,使环上布满肥皂液的薄膜,这时膜上的棉线圈仍是松弛的;②用烧热的针刺破棉线圈里的薄膜,观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化现象刺破棉线圈里的薄膜后,棉线圈外的薄膜就会收缩,使棉线圈绷紧成圆形【实验结论】观察结果表明,用烧热的针刺破棉线某一侧的薄膜后,另一侧的肥皂膜就会立即收缩使松弛的棉线绷紧,并且始终向着肥皂膜一侧收缩,液体的表面具有收缩趋势。典例剖析如图所示,金属框上阴影部分表示肥皂膜,它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用热针刺破,棉线的形状是下列选项图中的(

)答案:D解析:肥皂膜未被刺破时,作用在棉线两侧的表面张力互相平衡,棉线可以有任意形状。当把a部分肥皂膜刺破后,在b部分肥皂膜表面张力的作用下,棉线将被绷紧,选项D正确。学以致用如图所示,金属框架的A、B两点间系一个棉线圈,先使框架布满肥皂膜,然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的(

)答案:C解析:由于液体表面张力的作用,液体表面有收缩到最小的趋势,故C正确。随堂训练1.关于液体,下列说法正确的是(

)A.硬币能浮在水面上并非因为所受浮力等于重力B.水黾能静止在水面上,是因为表面张力与重力平衡C.液面为凸形时表面张力使表面收缩,液面为凹形时表面张力使表面伸张D.毛细现象只能发生在浸润的固体和液体之间答案:A解析:硬币能浮在水面上是因为受到表面张力的作用,而不是浮力作用的结果,选项A正确;水黾能静止在水面上,是因为液体对其的弹力与重力平衡的结果,选项B错误;液面为凸形时表面张力使表面收缩,液面为凹形时表面张力也使表面收缩,选项C错误;毛细现象可以发生在浸润的固体和液体之间,也可以发生在不浸润的固体和液体之间,选项D错误。2.浸润现象和不浸润现象在日常生活中是常见的,下列几种现象的说法,正确的是(

)A.水银不能浸润玻璃,说明水银是不浸润液体B.水可以浸润玻璃,说明附着层内分子间的作用表现为引力C.脱脂棉球脱脂的目的,是使它从不能被水浸润变为可以被水浸润D.建筑房屋时在地基上铺一层涂着沥青的纸,是利用了毛细现象答案:C解析:水银不能浸润玻璃,说明水银和玻璃的附着层里分子间吸引力较大,形成不浸润,但是不能说明水银是不浸润液体,故选项A错误;水可以浸润玻璃,说明附着层内分子间的作用表现为斥力,故选项B错误;脱脂棉能够吸取药液,在于脱脂后把它从不能被水浸润变成了可以被水浸润,以便吸取药液,故选项C正确;砖的内部也有许多细小的孔道,会起到毛细管的作用,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,可以防止地下水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升,以保持房屋干燥,不是浸润现象,故选项D错误。3.在装满水的玻璃杯内,可以不断地轻轻投放一定数量的大头针,水也不会流出,这是由于(

)A.大头针填充了水内分子间的空隙B.水分子进入了大头针内的空隙C.水面凸起,说明了玻璃这时不能被水浸润D.水的表面张力在起作用答案:D解析:在装满水的玻璃杯内,可以不断地轻轻投放一定数量的大头针,水也不会流出,只是由于水的表面张力在起作用,故选项D正确。4.(多选)关于液体,下列叙述正确的是(

)A.露珠呈球形是液体的表面张力的缘故B.加上不同的电压可以