2.5液体 学案(含答案)-2021年高中物理人教版(新教材)选择性必修第三册
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1、第第 5 节节 液液 体体 核 心 素 养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度 与责任 1.通过观察和实验,知道液体表面 有收缩的趋势, 了解液体表面张力 的概念、方向及意义。 2.知道浸润和不浸润现象及毛细 现象,并能解释上述现象。 3.知道液晶的概念和特征,了解液 晶的应用。 体会用分子 动理论的观 点解释液体 表面张力的 产生、 浸润和 不浸润现象 及毛细现象。 1.探究液体 的 表 面 张 力。 2.观察毛细 现象。 应用所学知 识解释生产 生活中的现 象。 知识点一 液体的表面张力 观图助学 如图在杯子中盛满清水。将曲别针一枚一枚依次放入杯中,比一比看谁放入的曲 别针数量最多,而
2、杯中的水不会溢出。 水面高出杯沿而不会溢出是因为液体表面存在着表面张力。 1.表面层:液体表面有一层跟气体接触的薄层。在表面层,分子的距离 r 略大于 r0,分子间的作用力表现为引力。 2.表面张力:由于表面层分子分布比较稀疏,分子间的作用力表现为相互吸引而 使液体表面绷紧的力。 3.方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图所示。 4.作用效果:使液面具有收缩的趋势。 思考判断 (1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势。() (2)表面张力是分子力的宏观表现。() (3)表面张力是液体表面各部分分子间存在的相互排斥力。() (4)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力作用引起的。() 知
3、识点二 浸润和不浸润及毛细现象 观图助学 在一块洁净的玻璃板上滴一滴水,我们看到,这滴水会逐渐散开并附着在玻璃板 上(如图甲);在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水,这滴水却可以滚来滚去,而不 能附着在蜡面上(如图乙)。 怎样描述这些现象呢? 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,也就不会附着在固体的表面上,这种现 象叫作不浸润。 3.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。 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。 思考判断 (1)如果固体对液体分子的引力较弱,
4、就会形成浸润现象。() (2)浸润液体都能发生毛细现象,不浸润液体都不能发生毛细现象。() (3)浸润液体和不浸润液体在细管中都上升。() 知识点三 液 晶 1.液晶的概念:像液体一样具有流动性,其光学性质与某些晶体相似,具有各向 异性的有机化合物,称为液晶。 2.液晶分子的排列特点 从某个方向上看液晶分子排列比较整齐,但从另一个方向看,液晶分子的排列是 杂乱无章的。 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)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用。 (1)表面张力是根据效果命名的力,是液体
5、表面层大量分子力的宏观表现。表面张 力不是浮力。 (2)表面张力使液面有收缩的趋势,故往往认为收缩后 rr0,液体表面张力实质上 是液体表面层分子间的距离 r 大于 r0时,表现出的分子引力。 (1)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。浸润与不浸润是两者合力的表现。 (2)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。 (3)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。 毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。 液晶是介于固态和液态的一种物质状态。 液晶在光照、温度、电场、
6、压力等外部因素的作用下,会产生物理性质的变化, 液晶的应用就是利用了液晶对不同外部因素所表现出来的不同物理性质。 核心要点 液体的表面张力 观察探究 1.把一条细棉线的两端分别系在铁丝环的两侧,要使棉线处于略为松弛的状态。 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(图甲)。用烧热的针刺破棉线一侧的薄膜(图乙),观察薄 膜和棉线发生的变化。 2.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(图丙)。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(图丁)。 观察肥皂膜和棉线的变化 答案 另
7、一半肥皂膜就会立即收缩把松弛的棉线绷紧, 并且始终向着肥皂膜收缩。 探究归纳 1. 液体表面张力的成因分析 (1)分子间距离特点:由于分子的热运动,液体表面层分子分布比内部分子稀疏。 液体的表面张力 (2)在液体内部,分子间平均距离 r 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 r 略大于 r0,分子间的作用力表现为引力。 (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,使液体表面形成了 一层绷紧的“膜”。 (4)表面张力的方向:表面张力的方向和液面相切,如果在液体表面任意画一条线 MN,MN 两侧的液体之间的引力方向如图所示。 2.表面张力及其作
8、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。 试题案例 例 1 (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,总是垂直于液体的表面 B.表面层分子间有引力存在的同时也有斥力,但是引力大于斥力,所以有表面 张力 C.液体表面层的分子分布比液体内部都要密,是产生表面张力的原因 D.处于液体表面层的分子,比起液体内部的分
9、子应有较大的势能 解析 表面张力产生的原因是由于液体表面层的分子分布较液体内部稀疏,分子 间距大于平衡距离,分子间的引力大于斥力,表面层大量分子相互作用的合力表 现为沿液体表面方向拉紧的力, 液体内部分子成为表层分子, 需要克服引力做功, 因此势能增加。故 B、D 正确。 答案 BD 方法总结 (1)液体表面张力的产生是由于液体表面层内的分子比液体内部稀疏, 分子间表现为引力,表面张力为表面层里分子的分子力。 (2)液体的表面张力使液面具有收缩的趋势,在体积相等的各种形状的物体中,球 形表面积最小,所以液滴总是呈球形。 (3)表面张力的方向与液面相切。 针对训练 1 (多选)下列现象中,由于液
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