高中物理 3.1 液体的表面张力同步课件 鲁科版选修33.ppt

第1节液体的表面张力 1 应用 用表面张力理解现象2 理解 液体表面张力的产生3 认识 液体的微观结构 实验表明 液体表面具有 的趋势 这是因为在液体内部分子引力和斥力可以认为相等 而在表面层里分子间距 分子间的相互作用力表现为 的缘故 液面各部分间相互吸引的力叫做 液体和气体相接触的一个薄层叫 其中分子的分布比液体内部 在体积相等的各种形状的物体中 形表面积最小 由于 的作用 液体表面总要收缩到尽可能小的面积 所以叶片上的小露珠等都呈现 形 液体的表面张力 收缩 较大 引力 表面张力 表面层 稀疏 表面张力 球 球 1 产生原因 液体与空气的交界处分子因为蒸发而变得 分子间表现为 使整个液面有收缩的趋势 2 方向 沿着液面的 方向 关于表面张力的理解 稀疏 引力 切线 对液体表面张力的理解 1 液体和气体接触的表面存在一个薄层 即表面层 由于蒸发现象 液体表面分子分布比内部稀疏 表面层里分子间的平均距离比液体内部分子间的距离大 于是分子间的引力和斥力比液体内部的引力和斥力都有所减少 但斥力 图3 1 1 比引力减少得快 所以在表面层上划一条分界线mn时 图3 1 1 两侧的分子在分界线上相互吸引的力将大于相互排斥的力 宏观上表现为分界线两侧的表面层相互拉引 即产生了表面张力 致使液体表面像一张绷紧的膜 所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果 2 表面张力是液体表面具有收缩趋势的原因 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 表面张力使液面收缩 为工程的优化设计提供了实验依据 特别提醒表面张力的大小除跟边界长度有关外 还跟液体的种类 温度有关 1 液体内部分子的运动特点 在液体内部 每个分子周围有许多别的分子 当某个分子从平衡位置向某一方向运动时 它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引 另一方面又要受到所靠拢的那个方向的分子的排斥 引力和斥力的数量级相同 通常可认为其大小相等 因此 液体内部分子只能在平衡位置附近振动 分子间距等于r0 液体内部和表面层分子的分布特点的比较 2 液体表面分子的分布 液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时 因为气体分子对它的斥力很小 不起显著作用 它只受到内部分子的吸引力 因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大 使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大 一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围 成为气体分子 结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏 分子之间的距离就比较大 r r0 下列说法正确的是 a 小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面的张力作用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 例1 生活中的表面张力 思路点拨 理解液体表面张力 应用所学的知识对生活中的常见现象作出合理的解释 解析仔细观察可以发现 小昆虫在水面上站定或行进过程中 其脚部位置比周围水面稍下陷 但仍在水面上而未陷入水中 就像踩在柔韧性非常好的膜上一样 因此 这是液体的表面张力在起作用 浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样 故a选项正确 c选项错误 小木块浮于水面上时 木块的下部实际上已经陷入水中 排开一部分水 受到水的浮力作用 是浮力与重力平衡的结果 而非表面张力在起作用 因此 b选项错误 喷泉喷到空中的水分散时 每一小部分的表面都有表面张力在起作用且又处于失重状态 因而形成球状水珠 体积一定情况下以球形表面积为最小 表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势 故d选项正确 答案ad借题发挥表面张力的方向与液面平行 并不是垂直于液面向上 下列现象中 哪些现象是由于液体的表面张力而引起的 a 液体与固体 气体不同 它在不同容器内 尽管形状不同 但体积相同b 两滴水银相互接触 立即合并成一滴c 新的棉织品水洗后都要缩水d 小昆虫能在水面上自由走动解析相同体积的液体 在不同容器内有不同形状是由液体分子的排列规律决定的 与表面张力无关 而两滴水银接触合为一滴 新棉织品水洗后缩水 小昆虫在水面上走动都要受到液体表面张力的作用 故选b c d 答案bcd 变式1 下列叙述中正确的是 a 液体表面张力随温度升高而增大b 液体尽可能在收缩它们的表面积c 液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能d 液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些思路点拨 表面层液体分子间距离大于r0 升温时 表面层分子距离增大 要克服分子引力做功 分子势能增大 表面张力随分子间距离的增大而减小 例2 液体表面张力的微观解释 解析这是有关液体表面层分子相互作用的问题 液体的表面层由于和气体接触与内部情况不同 表面层分子的分布要比内部稀疏 这样分子间就表现为引力了 即表面张力 这样液体表面就有收缩到最小的趋势 随温度的升高 表面层分子距离更要增大 引力作用随之减小 所以表面张力要减小 而在液体内 分子间的引力基本等于斥力 当r r0时 分子势能最小 在表面层r r0 所以分子势能比液体内部的分子势能大 故选b c 答案bc借题发挥液体表面具有收缩的趋势是由于表面张力作用的结果 而表面张力是由于液体表面层分子间表现为引力 使得表面各部分之间相互吸引产生的 液体表面具有收缩趋势的原因是 a 液体可以流动b 液体表面层分子间距小于液体内部分子间距c 与液面接触的容器壁的分子 对液体表面分子有吸引力d 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离解析由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离 所以表面层的分子间的作用力表现为引力 这种力使液体表面层的相邻部分之间相互吸引 产生的吸引力即表面张力 表面张力使液体表面有收缩的趋势 答案d 变式2 下列关于液体的表面张力的说法中正确的是 a 由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0b 由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0c 产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力d 表面张力使液体的表面有收缩的趋势答案d 表面张力的理解 1 下列有关表面张力的说法中 正确的是 a 表面张力的作用是使液体表面伸张b 表面张力的作用是使液体表面收缩c 有些小昆虫能在水面上自由行走 这是由于有表面张力的缘故d 用滴管滴液滴 滴的液滴总是球形 这是由于表面张力的缘故解析表面张力的作用效果是使液体表面收缩 由于表面张力被压弯的液面收缩 使小昆虫浮在液面上 由于表面张力使液滴呈球形 故a错 b c d正确 答案bcd 2 下面的现象是表面张力所致的是 a 橄榄油在水和酒精混合液中呈球形b 硬币浮在水面上c 小孩用细管吹出的肥皂泡大致呈球形d 烙铁上掉下来的焊锡变成球形答案abcd 3 在以下事例中 不能用液体表面张力来解释的是 a 草叶上的露珠呈圆球形b 油滴在水面上会形成一层油膜c 用湿布不易擦去玻璃窗上的灰尘d 油瓶外总是附有一层薄薄的油解析要抓住表面张力产生的原因 再结合实例和具体现象去分析 液体的表面层由于与空气接触 所以表面层里分子的分布比较稀疏 分子间呈引力作用 在这个力作用下 液体表面有收缩到最小的趋势 这个力就是表面张力 结合四个例子看 只有b中油膜不是收缩而