新教材2023-2024学年高中物理第2章固体与液体第2节表面张力和毛细现象课件鲁科版选择性必修第三册

第2章第2节表面张力和毛细现象课标要求1.观察液体的表面张力现象,能解释表面张力产生的原因。(物理观念)2.了解液体的微观结构,了解浸润和不浸润现象、毛细现象,了解这些现象的产生原因。(物理观念)3.了解液晶的特点及其应用。(物理观念)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、表面张力1.表面层(1)表面层:液体与

接触的表面存在一个薄层,即表面层。

(2)特点:表面层分子的分布比液体内部

,分子间的距离略大于分子力平衡的距离,分子间的作用力表现为

。

2.表面张力(1)表面张力:液体表面各部分间的相互引力,称为表面张力。(2)作用效果:使液体表面

,液体就像被一层绷紧的弹性膜覆盖着。

气体

稀疏引力绷紧二、浸润与不浸润1.浸润:液体

某种固体并

在该固体表面上的现象。

2.不浸润:液体不

某种固体也

在该固体表面上的现象。

三、毛细现象1.定义:浸润液体在细管里

的现象和不浸润液体在细管里

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,毛细管内径越小,高度差越大。润湿附着润湿不附着上升下降四、液晶1.液晶的概念:既具有像液体那样的

性和连续性,又具有像晶体那样

性特点的流体称为液晶。

2.液晶的特点:其电学和光学性质与某些晶体相似,具有

。

3.液晶的应用(1)液晶显示器:用于电子手表、电子计算器、电脑等。(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度。(3)液晶在医学上可以用来探查肿瘤,探测微电路中的热点,检查制冷机的漏热等。流动各向异各向异性想一想(1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来,观察到从水银中取出来的玻璃上没有附着水银,从水中取出的玻璃上沾着一层水。为什么会出现上述两种不同的现象呢?(2)为什么锄松地表土壤可以保存土壤中的水分?提示

(1)水是玻璃的浸润液体,水银是玻璃的不浸润液体。(2)把地表土壤锄松,破坏了土壤表层的毛细管,从而阻止了水分上升到地面而被蒸发掉。易错辨析

判一判(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势,是分子力的宏观表现。(

)(2)有些昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。(

)(3)表面张力是液体表面各部分分子间存在的相互吸引力。(

)(4)水对所有固体都浸润。(

)(5)毛细管插入水中,管的内径越大,管内水面升得越高。(

)(6)液晶是液体和晶体的混合物。(

)√提示

水不浸润石蜡。

提示

毛细管插入水中,管的内径越小,管内水面升得越高。

提示

液晶是一种介于晶体与液体之间的物质。

√√×××即学即用

练一练(多选)下面说法正确的是(

)A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿——不浸润现象B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力C.粉笔能吸干纸上的墨水——不浸润现象D.布做的雨伞,虽然纱线间有空隙,却不漏雨水——毛细现象AB解析

A是不浸润现象,B是表面张力,C是毛细现象,D是表面张力。

重难探究·能力素养全提升探究一表面张力情境探究如图所示,早晨的草叶上的露珠晶莹剔透,水黾在水上能够静止不动。这两个看上去毫无关联的事情有什么本质上的联系?仔细观察,露珠的形状并不是标准的球形,而是稍微呈扁球形,原因是什么?要点提示

早晨草叶上露珠呈球形和水黾在水面上能够静止不动,都是由于液体的表面张力的作用。露珠的形状呈扁平状,是因为自身的重力的作用。知识归纳1.液体表面张力的成因分析(1)分子间距离特点:液体表面层分子分布比内部分子稀疏。(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,使液体表面绷紧。画龙点睛

表面张力是引力。

2.表面张力及其作用(1)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。例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形)。(2)表面张力的大小跟液体的种类、温度有关。(3)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。应用体验典例1

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。若肥皂膜的a部分用热针刺破,棉线的形状是下图中的(

)A解析

液体表面的分子数目较少,分子间距大于r0,分子间表现为引力,即液体的表面张力,表面张力的作用效果是使液体的表面积减小,因此若将肥皂膜的a部分用热针刺破,b部分液体由于表面张力作用,表面积缩小将细线绷紧,故呈现A所示的形状,故A正确,B、C、D错误。针对训练1(多选)关于液体表面张力,下列说法中正确的有(

)A.甲图中露珠呈球形,这是地球引力作用的结果B.乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,产生表面张力C.丙图中水黾可以停在水面上,是由于水的浮力作用D.丁图中液体表面张力方向与液面平行(相切)BD解析

甲图中露珠呈球形,这是液体表面张力的结果,故A错误;乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,分子力表现为引力,从而产生表面张力,故B正确;丙图中水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力作用,故C错误;丁图中液体表面张力方向与液面平行(相切),故D正确。探究二浸润和不浸润及毛细现象情境探究1.如果你认真观察过,会发现水中游禽会不时用嘴抹擦身上的羽毛(如图所示),你知道为什么吗?要点提示

游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛。

2.如图所示为大树生长和蘑菇生长时根部分布情况,越往下,根的直径越小,这有什么好处?如果除草时把部分树根铲断,对树吸收水分产生什么影响?要点提示

根的直径越小,越容易发生毛细现象;除草时部分树根被铲断,将会使树吸收地下水分受阻。知识归纳1.浸润和不浸润的形成原因(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的吸引力大于液体内部分子的吸引力时,这时表现为液体浸润固体。(3)不浸润的成因当固体分子的吸引力小于液体内部分子的吸引力时,这时表现为液体不浸润固体。画龙点睛

浸润和不浸润是发生在两种材料之间的,与这两种物质的性质都有关系,不能单说哪一种材料浸润或不浸润。例如:水能浸润玻璃,但不能浸润石蜡;水银不能浸润玻璃,但能浸润铅。2.毛细现象的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。如图所示,甲是浸润现象,此时管内液面呈凹形,因为液体的表面张力的作用,液体会受到向上的合力,因而管内液面要比管外高;乙是不浸润现象,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的合力,因而管内液面比管外低。画龙点睛

管越细,内外液面高度差越大。

应用体验能力点1

浸润与不浸润典例2

(多选)下列说法正确的有(

)A.因为水银滴在玻璃板上呈椭球状,所以说水银是一种不浸润液体B.液体对固体是否发生浸润现象,是由液体和固体两者的性质共同决定的C.在运行的人造卫星中,由于一切物体都处于完全失重状态,所以当一个固定的容器中装有浸润其器壁的液体时,必须用盖子盖紧,否则容器中的液体一定会沿器壁流散D.当液体A和固体B接触时,是否发生浸润现象,取决于固体B的分子对附着层分子的作用力与液体内部的分子对附着层分子作用力之间的大小关系BCD解析

液体浸润固体,附着层有扩展的趋势,液体不浸润固体,附着层有收缩的趋势,固体分子和液体内部分子都对附着层分子有作用力,是否发生浸润取决于两者之间的关系,水银不浸润玻璃,但有可能浸润其他固体,浸润与不浸润是由液体和固体两者的性质共同决定的,所以选项A错误,B、D正确。在处于完全失重状态的人造卫星上,如果液体浸润容器器壁,液体会沿着器壁流散,故必须盖紧盖子,选项C正确。针对训练2(多选)如图所示,下列说法正确的是(

)A.图甲为浸润现象,图乙为不浸润现象B.图甲为不浸润现象,图乙为浸润现象C.图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小D.图乙中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小AC解析

由题图可知,图甲为浸润现象,图乙为不浸润现象,选项A正确,B错误;根据浸润与不浸润的特点可知,浸润时,附着层的液体分子比液体内部的分子间距小,不浸润时,附着层的液体分子比液体内部的分子间距大,故C正确,D错误。能力点2

毛细现象典例3

(多选)下列情况属于毛细现象的是(

)A.墨水打翻了,用粉笔可以把墨水吸干B.洗头的时候,头发聚在一起C.植物根部的水分,能升到植物的上部D.自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了AC解析

墨水打翻了,用粉笔可以把墨水吸干,属于毛细现象,选项A正确;洗头的时候,头发聚在一起,是表面张力的作用,选项B错误;植物根部的水分,能升到植物的上部,是毛细现象,选项C正确;自来水笔灌墨水时,把皮管按几下,墨水就被吸到皮管里去了,这是大气压的作用,选项D错误。针对训练3(多选)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中,如图所示,正确表示毛细现象的是(

)AC解析

水浸润玻璃,细管中液面上升,水面呈凹面;水银不浸润玻璃,细管中液面下降,水银面呈凸面。探究三液晶情境探究液晶是指液态晶体,这种说法对吗?要点提示

这种说法不对,液晶不是晶体,而是既具有像液体那样的流动性和连续性,又具有像晶体那样的各向异性特点的流体。知识归纳液晶的特点(1)液晶具有流动性,具有液体的特点。(2)液晶在不同方向上光学性质不同。(3)在不同方向上,液晶分子的排列情况不同。(4)液晶受到外界影响时,物理性质会发生明显的变化。应用体验典例4

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.电子手表中的液晶在外加电压的影响下,能够发光D.所有物质在一定条件下都能成为液晶B解析

液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质,液晶分子在特定方向排列比较整齐,但不稳定,液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,但液晶本身不发光,并不是所有物质都能成为液晶,故选B。针对训练4(多选)下列有关液晶的说法,正确的是(

)A.液晶具有流动性B.液晶具有各向异性C.液晶具有稳定的空间排列规律D.液晶就是液态的晶体AB解析

液晶既有液体的流动性,又具有晶体分子排列整齐、各向异性的特点,但其空间排列规律不稳定,故选A、B。学以致用·随堂检测全达标12341.(多选)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有(

)A.水黾可以停在水面上B.叶面上的露珠呈球形C.滴入水中的红墨水很快散开D.悬浮在水中的花粉做无规则运动AB解析

水黾可以停在水面上和露珠呈球形均是由于液体表面张力的作用;C、D两选项中的现象均是由分子的无规则运动产生的。故选A、B。12342.(多选)关于液晶,下列说法正确的有(

)A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C.液晶的光学性质随温度的变化而变化D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化CD解析

液晶的微观结构介于固体和液体之间,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,选项A、B错误。外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质,温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质,选项C、D正确。12343.(多选)下面关于液体表面层的一些说法正确的是(

)A.液体表面张力,总是垂直于液体表面的B.表面层分子间有引力存在