3.3 液晶-3.4液体的表面张力 学案（2020年教科版高中物理选修3-3）

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1、3 液液 晶晶 4 液体的表面张力液体的表面张力 学习目标 1.了解液晶的特点及其应用.2.了解液体的基本性质.3.理解液体的微观结构.4.知 道液体的表面张力，了解表面张力形成的原因 一、液晶 1液晶 (1)液晶态：处于固态与液态之间的过渡状态 (2)液晶：处于液晶态的物质 2分子结构 分子排列在液晶中的有序性介于固体和液体之间 3液晶显示 (1)液晶分子的排列会因外界条件的变化而变化，由此引起液晶光学性质的改变 (2)液晶显示器的应用非常广泛 二、液体的微观结构 1分子距离：液体不易被压缩，表明液体分子之间的距离很小 2液体具有流动性：液体不像固体那样具有一定的形状，而且液体能够流动 3分

2、子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小 三、奇异的表面张力现象及其成因 1概念：液体的表面好像张紧的橡皮膜，它具有收缩的趋势液体表面存在的这种收缩力叫 做表面张力 2特点：使液体的表面积趋向最小 3成因：在液体的表面层分子间距较大，分子间表现为引力 即学即用 1判断下列说法的正误 (1)液晶即为液体() (2)液体之所以不易被压缩是因为液体分子间无空隙() (3)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势() (4)表面张力是分子力的宏观表现() (5)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用() 2雨伞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 表面张力 一

3、、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，只是与某些晶体相似，具有各向异性 知识深化 1液晶的主要性质 (1)液晶具有晶体的各向异性 (2)液晶具有液体的流动性 (3)液晶分子的排列特点：液晶分子的排列特点是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 (4)液晶的物理性质：液晶的物理性质很容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度等)下 发生改变 2液晶的主要应用 (1)向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明， 去掉电压又恢复透明利用向列型液晶的这种性质可以制成各种液晶

4、显示器 (2)胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、 紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到 1 的温差内就可 以显出整个色谱利用液晶的这种温度效应可以探测温度 特别提醒 (1)液晶既具有液体的特点，也具有晶体的特点，但它既不是液体，也不是晶体， 它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体 (2)天然液晶不多，大多是人工合成的，现已发现几千种有机化合物具有液晶态 例 1 (多选)关于液晶的分子排列，下列说法正确的是( ) A液晶分子在特定方向排列整齐 B液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动会引起液晶分子排列的变化 C液晶分子的排

5、列整齐且稳定 D液晶的物理性质稳定 答案 AB 解析 液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故选项 A 正确；液晶分子排列不稳定，外界条 件的微小变动会引起液晶分子排列的变化，故选项 B 正确，C 错误；液晶分子排列的不稳定 导致其物理性质不稳定，故选项 D 错误 二、液体的微观结构 导学探究 为什么液体具有一定的体积、不易压缩，却没有一定的形状？ 答案 液体微粒像固体的一样也是紧密靠近的，所以液体具有一定的体积，不易压缩但液 体微粒之间的相互作用不像固体中的那么强， 微粒会从一个平衡位置转移到另一个平衡位置， 所以液体具有流动性，没有一定的形状 知识深化 1 液体分子之间的相互作用不像固体中的微

6、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，相互作 用力大，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，所以液体具有一定的体积，不容易被压 缩 3液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平 衡位置附近做微小的振动但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

7、分子可以在液体中移动，没 有一定的形状，这就是液体具有流动性的原因 特别提醒 液体中的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 例 2 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 答案 D 解析 液体分子间距离与固体分子间距离接近，都不易被压缩，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

8、位置附近做微小振动，所不同的是液体分子没有固定的平衡位置， 故 C 错；液体的扩散要比固体的扩散快，故 D 对 三、奇异的表面张力现象及其成因 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：液体表面 层内的分子距离和分子力各有什么特点？ 图 1 答案 表面层内分子间距离大于 r0，分子间作用力表现为引力 知识深化 1液体表面张力的形成 (1)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

9、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 (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 2 所示 图 2 2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，在失重条件下才呈球形 3表面张力的大小：除了跟分界线长度有关外，还跟液体的性质和温度有关一般情况下， 温度越高，表面张力就越小另外，杂质也会明显地改变液体的表面张力大小比如洁净的 水有很大

10、的表面张力，而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小也就是说，洁净水的表面具 有更大的收缩趋势 特别提醒 (1)表面张力不是指个别分子间的相互引力，而是表面层中大量分子间的引力的宏 观表现凡液体与气体接触的表面都存在表面张力 (2)液体不同层面的分子疏密程度不同 (3)在液体内部，引力和斥力大小相近在液体表面层，整体上表现为引力是液体表面张力产 生的原因 例 3 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 液体表面层分子较液体

11、内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的方向沿液面的切 线方向，与分界线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 例 4 如图 3 所示，金属框架的 A、B 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( ) 图 3 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. 1.(液晶)(多选)关于液晶，下列说法中正确的有( ) 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

12、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 答案 CD 解析 液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有 各向异性，但分子的空间排列是不稳定的，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 2(液体的微观结构)(多选)关于液体和固体，以下说法正确的是( ) 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 C液体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 答案 BCD 解析 液

13、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 固体分子的那样强，所以选项 A 错误，B 正确；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，正是因为微粒在液体里的移动比在固体中容易，所以其扩散速度比固体的扩 散速度快，选项 C、D 均正确 3(液体的表面张力)如图 4 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，棉线的形状是下图中的哪一个( ) 图 4 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，棉线将被绷紧又液体表面有 收缩到面积最小的趋势，正确选项为 D.