2024-2025学年高中物理第二章固体液体和气体第5节液体的表面张力教案粤教版选修3-3

PAGE5-其次节液体的表面张力教学目标：1.通过试验，视察和探究液体表面张力现象，知道液体表面张力的概念。2.能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象。3.了解表面张力现象在实际中的应用，并能说明一些简洁的自然现象。教学重点：液体的表面张力的现象、说明一些生活中表面张力的现象。教学难点：液体表面张力产生的缘由。教学方法：讲解并描述法、试验法、演示法、探讨法教学用具：多媒体设备、安装希沃授课助手、硬币、肥皂水、容器、各种形态的铁丝框、吹泡泡工具、气球、酒精灯、小试管等教学亮点：全程演示试验和学生试验都采纳希沃授课助手实时投屏使全部学生特别清晰的看到演示的整个过程，试验现象清晰。教学流程：教学过程：（一）引入新课老师：大家猜猜，这枚硬币放入水中，是浮起来还是沉下去？硬币的密度比水大，浮力肯定小于重力，可为什么能浮起来呢？是什么力让它浮起来呢？带着这个问题我们起先今日的学习。老师：同学们，你们知道同样体积的物体，什么样的形态表面积最小？正方体？长方体？球体？还是其他形态呢？同学：球体。老师：下面让我们一起来视察一些现象。（二）新课教学一、试验探究1.现象视察：①太空中的小水滴：（视频）老师：这是2013年神州十号航天员王亚平在太空给地面的学生进行讲课的一个小片段。②滴管滴出来的小水滴：（实物投影）老师：太空中的小水滴由于完全失重可以到处飘，而我们滴管滴出来的小水滴由于受到重力作用会掉到地面，但它们都是什么形态的？同学：球体。③玻璃皿中的水银：（录像投影）老师：水银比较危急，所以我在办公室操作了录像。④肥皂泡：（现场同学操作）老师：现在我们处在这缤纷的泡泡世界里，我们发觉这么多的泡泡，全部都是球形的。老师：那同学们，你们有没有想过，它们怎么都是球体的呢？我们刚刚说同样体积的物体，球体的表面积是最小的，那就说明这些液体表面总是有收缩的趋势对吧？下面我们自己来通过试验证明一下，液体表面的确总是有收缩的趋势。2.分组试验：老师：我们每四位同学桌面有一套试验器材，我们用系着细棉线的铁丝环浸入肥皂液例，再拿出来时就会在环上留下一层薄膜，用烧热的针去刺破棉线，视察棉线和薄膜的改变。让我们先来猜想一下，你会看到什么现象。学生:学生视察并得出结论：环内棉线另一侧的肥皂液膜收缩，棉线变成张紧的弧形。说明液体的表面层似乎是绷紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势。老师演示：肥皂膜总是把铁丝拉回，说明肥皂膜有收缩的趋势。老师：那液体表面为什么会具有收缩的趋势呢？3.现象分析：老师：我们一起来看一下液体的微观结构（出示图片），在液体内部，分子间的距离在r0左右，而在表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为引力。假如我们俯视液体表面液体表面，在液体表面随意画条线MN，线两侧的液体之间的作用力就是引力，它的作用使得液面绷紧，具有收缩的趋势，我们叫做液体的表面张力。在表面张力的作用下液体表面形成一个“弹性薄膜”。就像我手上的这条橡皮筋一样，我用力把它撑开，在橡皮筋上任取一点把橡皮筋分为两部分，左边对右边有引力，右边对左边有引力，总是使橡皮筋有收缩的趋势，表面具有弹性。（实物演示：橡皮筋）假如我们拓展到整个小水滴，就像这个气球，我们再气球表面随意画一条线，线左边的分子对右边的分子有引力，右边的分子对左边的分子也有引力，使得整个气球表面绷紧，各个部分都相互吸引，使这个弹性膜收缩为球。（实物演示：气球模型）我们可以看到，表面张力的方向沿着表面的切面，与分界线垂直。下面我们总结一下：二、液体的表面张力：1.液面特点：具有收缩的趋势。2.缘由：在表面层里，分子间的距离大，分子间的相互作用表现为引力。3.方向：与液面相切，垂直于分界线4.作用：使液体表面积有收缩到最小的趋势，使液面似乎有一层弹性的膜。所以露珠、水银、失重状态下的水滴，肥皂泡等等呈现球形。5.现象分析：老师：请学生们一起来分析下面这些现象，并说明产生的缘由？①如图，水黾可以停在水面，你有细致视察过吗？为什么能停在水面？（图片）学生回答：由于表面张力使得液体表面形成一个张紧的薄膜，与水黾的足接触的那部分水面会下凹，表面张力沿切面斜向上，使得水黾能够停在水面。老师：可以看出水黾停在水面并不是因为浮力，而是因为表面张力。②硬币能否浮在水面呢？（演示）老师演示。硬币也可以浮在水面，是因为表面张力。③奇妙的魔术（演示）水不会通过小孔流出来。缘由：因为水将纱线浸湿后，在纱线孔隙中形成水膜，水膜的表面张力使得雨水不致漏下．老师：我们的雨伞就是这样的道理。④奇妙的魔术2（演示）小试管装满水，倒扣过来后，水不会流出来。老师：那是因为表面张力的作用。亲身体验：老师：同学们看了那么多，也学了那么多，现在请同学们自己试着让硬币浮在水面。学生：尝试着让银币浮在水面，可是没有人胜利。老师：你们知道为什么不胜利么？因为你们桌面的是肥皂水，杂质会让液体的表面张力变小。课堂练习：练习1.关于液体的表面张力，下面说法正确的是()A．表面张力是液体内各部分间的相互作用B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离C．表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部D．液体表面分子分布比内部疏，分子间表现为引力，使液面收缩。练习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老师：分析总结。三、浸润和不浸润视察思索：老师：刚刚硬币是可以漂移在水面的，可是纸巾总是沉到水底，为什么呢？学生：因为纸巾吸水而硬币不吸水。老师：水分子比较纸巾分子，而不喜爱硬币的分子。视频：水和水银在玻璃器壁的现象。老师：水滴在玻璃上会把玻璃润湿并附着在玻璃上，但水银滴却不能附着在玻璃上。总结：1.我们把一种液体会润湿某种固体并附着在固体表面这种现象叫做浸润。2.一种液体不会浸润某种固体，也就是不会浸润固体的表面，我们叫做不浸润。如水能浸润玻璃，但水却不能浸润蜂蜡或石蜡，而水银虽不能浸润玻璃但能浸润铅。老师：浸润和不浸润又是什么缘由呢？刚刚我们探讨了液体和气体之间的交界面的——表面张力，而现在是固体液体之间的交界面。当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫做附着层。若液体分子受到固体分子的吸引，液体薄层的分子比液体内部更密，分子之间表示为斥力，液体薄层有扩展的趋势。表现为浸润。此时我们看到液面对上扩展。若液体分子受到固体分子的排斥，液体薄层的分子比液体内部更疏，分子之间表示为引力，液体薄层有收缩的趋势。表现为不浸润。此时我们看到液面对下收缩。3.缘由分析：浸润和不浸润是分子力作用的表现。浸润的本质是扩展，不浸润的本质是收缩。4.现象分析：日常生活中，我们看到盛有液体的容器器壁旁边的液面会成弯曲的形态，就是由浸润或不浸润现象引起的。假如液体能浸润器壁，液面是凹的。假如液体不浸润器壁，液面是凸。焊接时，熔融了的焊锡与被焊金属必需是浸润的；医药上要用脱脂棉，就是要使酒精，药液与棉花浸润；在有些物体上写字困难，是因为墨水不浸润物体；有些动物羽毛上能分泌脂肪，水就不浸润羽毛；有些矿石在冶炼前必需采纳浮选矿石的措施，利用液体不浸润矿粒但浸润砂石的性质将矿粒与砂石分别开来。课堂练习：练习3（多）、液体和固体接触时，附着层表面具有缩小的趋势是因为：A.附着层里液体分子比液体内部分子稀疏；B.附着层里液体分子相互作用表