高中物理 液体的表面张力课件 鲁科版选修33.ppt

高中物理 选修3 3 鲁科版 第3章液体第1节液体的表面张力 目标定位 1 认识液体的微观结构 2 能解释液体表面张力产生的原因 3 理解由于表面张力而产生的物理现象 一 液体表面的收缩趋势1 实验 回形针 硬币漂浮在水面上 1 现象 当回形针或硬币漂浮在水面上时 托起回形针或硬币的水面 就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样 2 结论 液面给回形针或硬币等小物品施加了的支持力 稍有弯曲 向上 2 实验 观察肥皂膜的变化 1 现象 铁丝框上的肥皂膜会把滑棍 肥皂膜里的棉线圈 当刺破圈内肥皂膜 棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧 形成 2 结论 液体的表面都类似于张紧的弹性薄膜 具有的趋势 3 实验结论 液体表面有一种的趋势 正是这种的趋势使露珠 乳滴等变为球形 拉回 圆形 收缩 收缩 收缩 二 表面张力及其微观解释1 表面层 1 定义 液体与气体接触的表面存在的一个 2 特点 表面层分子的分布比液体内部 薄层 稀疏 2 表面张力 1 定义 液体表面各部分间相互的力 2 作用效果 由于表面张力的作用 液体表面总要到尽可能小的面积 而体积相等的各种形状的物体中 球形物体的表面积 因此小水珠 小露珠等都呈现 若露珠过大 重力影响不能忽略 则呈 在完全失重环境下 可形成标准的球形 吸引 收缩 最小 球形 椭球形 一 液体的微观结构及表面张力1 液体的微观结构与宏观特性 液体中的分子是密集排列在一起的 所以液体具有一定的体积 液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小 所以液体没有固定的形状 具有流动性 分子的移动比固体分子容易 所以扩散比固体要快 2 液体表面张力的成因分析 1 由于蒸发现象 液体表面分子分布比内部分子稀疏 因而分子力表现为引力 2 表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力 使液体表面形成一层绷紧的膜 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3 1 1所示 图3 1 1 3 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 例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答案bc 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 宏观上即表面张力 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 即r r0 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 借题发挥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 故液体分子势能增大 而由分子间作用的特点可知 表面张力将随分子间距的增大而减小 针对训练1下列关于液体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绷紧c 有些小昆虫能在水面上自由行走 这是由于水的表面张力的缘故d 用滴管滴液滴 滴的液滴总近似是球形 这是由于表面张力的缘故答案bcd 解析表面张力的作用效果是使液体表面绷紧 由于表面张力 使小昆虫站在液面上 由于表面张力使液滴收缩成球形 故正确答案为b c d 例2 下列说法正确的是 a 表面张力就是分子力b 水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡c 表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关d 液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势答案cd 解析表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现 不能说表面张力就是分子力 故a选项错误 缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡 b选项错误 表面张力的大小与液面上分界线的长短有关 且表面张力有使液面收缩的趋势 因此c d选项正确 二 液体内部和表面层分子的分布特点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 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 例3 关于液体表面的收缩趋势 正确的说法是 a 因为液体表面分子的分布比内部密集 所以有收缩趋势b 液体表面分子的分布和内部相同 所以有收缩趋势c 因为液体表面分子的分布比内部稀疏 所以有收缩趋势d 液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用 使液体表面有收缩趋势答案c 解析液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏 在液体内部分子间的距离是r r0 分子引力和分子斥力相等 对外表现的分子力为零 在表面层 分子间的距离是r r0 分子间的作用力表现为相互吸引 它的作用是使液体表面绷紧 有收缩的趋势 a b错误 c正确 表面层上方的气体分子对液体表面分子的吸引力很小 可以忽略 不是使液体表面收缩的原因 故d错误 针对训练2在液体与气体接触的表面层内 分子的分布及分子间的作用力的特点是 a 分子的分布比液体内部密 分子间的作用力表现为引力b 分子的分布比液体内部密 分子间的作用力表现为斥力c 分子的分布比液体内部疏 分子间的作用力表现为引力d 分子的分布比液体内部疏 分子间的作用力表现为斥