人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案：5 液体

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE15液体〖学习目标〗1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因.2.了解浸润和不浸润现象及毛细现象产生的原因.3.了解液晶的特点及其应用．一、液体的表面张力1．表面层：液体表面跟气体接触的薄层．2．表面张力：(1)定义：在表面层，分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力．(2)方向：总是跟液体相切，且与分界面垂直．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的现象．(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象．(3)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：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．三、液晶1．液晶：是介于固态和液态之间的一种物质状态．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．1．判断下列说法的正误．(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)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，管内水面升高的越高．(×)(5)液晶是液体和晶体的混合物．(×)2．要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是________(选填“浸润”或“不浸润”)的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于________的作用，不能透过空隙．〖答案〗不浸润表面张力一、液体的表面张力导学探究如图1所示是液体表面附近分子分布的大致情况．请结合图片思考：图1(1)液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？(2)小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？〖答案〗(1)液体表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力．(2)不同．小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用．小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果．知识深化1．液体表面张力的成因分析液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，该引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．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)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、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2所示．图2关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力C．液体的表面张力随温度的升高而增大D．表面张力的方向与液面垂直〖答案〗B〖解析〗液体表面层分子比液体内部稀疏，分子间距离r略大于r0，故分子力表现为引力，表面张力的方向沿液面的切线方向，与分界面垂直．表面张力是液体表面层分子间的作用力，随温度的升高，液体表面层分子间的距离增大，引力作用随之减小，所以表面张力减小，故B正确，A、C、D错误．(多选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有()A．水黾(一种昆虫)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〖答案〗AB〖解析〗由于表面张力的存在，使得液体表面如同一张绷紧的橡皮膜，富有弹性且具有使液体收缩到最小的趋势，水黾可以停在水面上，叶面上的露珠呈球形都是由于表面张力存在造成的，故选项A、B正确；滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象，悬浮在水中的花粉做无规则运动是由于水分子在做无规则运动造成的，选项C、D错误．二、浸润和不浸润导学探究(1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水．为什么会出现上述不同的现象呢？(2)如图3所示，在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分，你知道这是为什么吗？图3〖答案〗(1)水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃．(2)把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉．知识深化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吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体．(3)不浸润的成因当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体．特别提醒浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)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4所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；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向下的力，因而管内液面比管外低．图4关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是()A．水银是浸润液体，水是不浸润液体B．在内径小的容器里，如果液体能浸润容器壁，则液面成凹形，且液体在容器内上升C．如果固体分子对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象D．两端开口、内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中，管内水柱高度相同〖答案〗B〖解析〗浸润与不浸润是相对的，对玻璃来说水银是不浸润液体，但不是对任何固体都是不浸润液体，故A错误；在内径小的容器中，如果液体能够浸润器壁，液面呈凹形，且液体在容器内上升，故B正确；固体分子对液体分子的引力大于液体分子间引力时，才会形成浸润现象，故C错误；由于细玻璃管的内径不同，竖直插入水中时，管内水柱高度不同，故D错误．(多选)在做毛细现象实验时，我们可以看到的现象是()A．毛细管插入水中，管内径越小，管内水面升高的越高；管内径越粗，管内水面升高的越低B．毛细管插入水银中，管内径越小，管内水银面升高的越高；管内径越粗，管内水银面升高的越低C．毛细管插入浸润的液体中时管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面降低D．毛细管插入跟它不浸润的液体中时管内液面上升，插入浸润的液体中时管内液面下降〖答案〗AC〖解析〗毛细管插入水中，管内径越小，管内水面升高的越高；管内径越粗，管内水面升高的越低，故选项A正确；将毛细管插入水银中，管内液面会下降，故选项B错误；毛细管插入浸润的液体中时管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面会降低，故选项C正确，D错误．三、液晶导学探究液晶是指液态晶体，这种说法对吗？〖答案〗这种说法不对，液晶不是晶体，只是在物理性质上与某些晶体相似，具有各向异性．知识深化1．液晶的特点(1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态，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．(2)液晶具有光学上的各向异性，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．2．液晶的应用(1)研究离子的渗透性．(2)液晶显示．(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是()A．晶体和液晶的性质是完全相同的B．液晶就是液体，具有液体的所有性质C．液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态D．液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性〖答案〗CD〖解析〗晶体属于典型的固体，其分子排列呈一定的点阵结构，有规律，而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的，其像液体一样具有流动性，而在光学等物理性质上又与晶体相似，具有各向异性．1．(液体的表面张力)(多选)(2020·佛山市顺德区容山中学高二期中)关于液体表面张力，下列说法正确的有()图5A．图5甲中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果B．乙图中的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〖答案〗BD〖解析〗题图甲中露珠呈球形，这是液体表面张力的结果，故A错误；题图乙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；题图丙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；题图丁中液体表面张力方向与液面平行，故D正确．2．(液体的表面张力)如图6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()图6〖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．因液体表面有面积收缩到最小的趋势，选项D正确．3．(浸润、不浸润及毛细现象)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，是利用了浸润现象〖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D错误．4．(液晶)(2021·山东高二课时练)液晶电视不断降价，逐步走进了千家万户．液晶电视的关键部件是液晶层，下列关于液晶层的工作原理说法中正确的是()A．液晶分子的空间排列