.3《固体和液体》学案全集（人教版选修-2）

1.3固体和液体【学习要求】1.了解固体的微观结构。会区别晶体和非晶体，列举生活中常见的晶体和非晶体。2.初步了解材料科学技术的有关知识及应用，体会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。3、通过实验观察液体的表面张力现象。解释表面张力产生的原因。交流讨论日常生活中表面张力现象的实例。（对浸润和不浸润现象，毛细现象的解释不作要求）4、了解液晶的微观结构，通过实例了解液晶的主要性质及其在显示技术上的应用。【学习重点】1、晶体与非晶体的区别2、表面张力【知识梳理】填一填：晶体和非晶体是固体存在的两种形式，它们的区别之一是：晶体有确定的几何形状，而非晶体没有确定的几何形状；单个晶体颗粒是单晶体，具有确定形状的单晶体粘在一起组成的多晶体却没有确定的几何形状，常的金属就是多晶体。填一填：晶体与非晶体的区别之二是：晶体有固定的溶点，而非晶体没有固定的溶点。填一填：晶体与非晶体的区别之三是：不同的单晶体沿不同方向的导热、导电性能或光学性质不同，即各向异性，而非晶体沿各个方向的物理性质都一样，即各向同性；但要注意多晶体具有各向同性的特点。点一点：组成晶体的原子在空间上的周期性排布决定晶体的上述特点，原子在空间以不的方式排布可以形成物理性质不同的晶体；组成晶体的原子在其平衡位置附件不断振动。填一填：晶体与非晶体不是绝对的，在一定的条件下可以相互转化，即同一种物质可以晶体或非晶体的形式出现。填一填：由于与固体相比液体分子的作用力比较小，所以液体具有流动性，且液体分子的空间分布是与非晶体相似，且在温度相同的情况下液体扩散的速度较快。填一填：由于液体表面的分子比较稀疏，分子间的距离大于ro，分子间的引力作用使液体表面处于绷紧状态，故将该力称为液体的表面张力，这就是树叶上的露水呈现球形的原因。填一填：液体放在玻璃容器中时，一种液体会润湿玻璃并附着在玻璃上而使液面向下弯曲的现象称为浸润；另一种液体不会润湿玻璃也不会附着在玻璃上而使液面向上弯曲的现象称为不浸润。点一点：浸润和不浸润是分子力的表现，液体与固体接触时会形成一个附着层，两种物质的性质决定了附着层的密度，如果附着层比较疏，即液体分子间距大于ro，附着层因有收缩的趋势而表现为不浸润；如果附着层比较密，即液体分子间距小于ro，附着层因有扩展的趋势而表现为浸润。填一填：浸润液体在表面张力的作用下在细管中上升，当该张力与液体的重力平衡时，液体就稳定在一定的高度，同理不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。【典例剖析】例1 如何区分多晶体和非晶体？解析：由于多晶体和非晶体都没有规则的几何形状，而且都表现为各向同性，所以判断多晶体与非晶体通常用有没有一定的熔点来区分。答案：有确定熔点的是多晶体，无确定熔点的是非晶体。提示：由于多晶体是有许多单晶体杂乱无章的构成的，所以多晶体在几何形状和物理性质与方向的关系上与非晶体相似，但多晶体仍然具有确定的熔点。例2 同一种化学成分的物质，为什么有时会表现出不同的物理性质？解析：同一种物质中的微粒按不同的方式排列时，就会生成不同的晶体，从而表现出不同的物理性质。如碳，按一种方式排列可以生成金刚石，而按另一种方式排列时会生成石墨，金刚石与石墨的物理性质有很大的不同；同一种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，从而表现出不同的物理性质。总之微观结构不同，宏观性质就有差异。答案：虽然化学成分相同，但其分子却可以构成不同的微观结构，所以有不同的物理性质。 提示：微观结构决定宏观性质，虽然化学成分相同，但它们可以构成不同的微观结构。例3 关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是 （ ）A单晶体具有各向异性B多晶体也具有各向异性C非晶体的各种物理性质，在各个方向上都是相同的D晶体的各种物理性质，在各个方向上都是不同的解析：具体到某种晶体，它可能只是某种物理性质各向异性较明显。如云母片就是导热性明显，方解石则是透光性明显。但笼统提晶体就说各种物理性质是各向异性。答案：ACD提示：并不是任何一种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性，而是一种晶体往往只有某种物理性质具有明显的各向异性。例4、用内径极小的细玻璃管制成的水银气压计，其读数与实际气压相比是偏高还是偏低？为什么？解析：水银与玻璃是不浸润的，水银气压计中的水银面是凸形弯月面：弯月面和玻璃管接触的交界处的表面张力有一个竖直向下的分力，因而产生了一个附加压强。附加压强ps和水银柱产生的压强同向。所以有ppsgh式中p为管外的大气压强，gh为管内水银柱的压强。ps为因液体表面张力而产生的附加压强，且内径越小，ps越大，所以液柱偏低，即用内径极细的玻璃管制成的水银气压计，其读数与实际气压相比是偏低。拓展：实际气压计一般选用内径不很小（直径越几毫米）的玻璃管制成，但即使如此，由于液体表面张力而产生的附加压强仍然存在，不过由此产生的误差较小，可以忽略不计。例5、在航天飞机中，有两个圆柱形洁净玻璃容器，其中分别封装有水和水银，如图921所示。当航天飞机绕地球航行处于完全失重状态时，两容器中的液面呈什么形状？水水银图921水水银图922解析：当航天飞机处于失重状态时，液体仅受表面张力的作用，使其自由表面收缩到最小状态，所以两者的自由表面都呈球形，但由于水能完全浸润玻璃，水银几乎完全不能浸润玻璃，所以水和水银的液面分别呈如图922所示形状。拓展：在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图923（a）所示，若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况，应是（）A仍然如图（a）所示B只能如图（b）中所示图923C可能如网（b）中或可能所示D可能如图（b）中或可能所示参考答案：DHH图924A例6、如图924所示，在水中插入两个同样内径的毛细管：一个是直的，另一个是弯的。直管中水上升的高度H超过弯管的高度H，在弯管中有水不断流出吗？解析：由于HH，故水一定能经过弯管的最高点，并到达管口A。为了确定管口A处液面的形状，我们可先假设该处液面呈平面状。考虑到液面下方为大气，压强为大气压强，则液面上方的压强一定小于大气压强，因此，A处的液面不可能呈平面状，而是向管内呈凹形。可见，管中的水不可能从管口A处不断地流出。【课堂练习】1、晶体外形的规则性可以用物质微粒的_来解释，晶体的各向异性也是由晶体的_决定的。2、石英、玻璃、云母、松香、食盐、明矾、沥青、蜂腊、铜、铁、硫酸铜、大理石、橡胶、花岗石等这些固体中，属于非晶体的是 、 、 、 、 。3、下列固体中全是由晶体组成的是（）A石英、云母、明矾、食盐、雪花、铜B石英、玻璃、云母、铜C食盐、雪花、云母、硫酸铜、松香D蜂蜡、松香、橡胶、沥青4、晶体和非晶体的区别在于看其是否具有（）A规则的外形B各向异性C一定的熔点D一定的硬度图9135、在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面，结果得到如图913所示的两种图样，则（）A样本A一定是非晶体B样本A可能是非晶体C样本B一定是晶体D样本B不一定是晶体6、以下说法正确的是（ ）A由于构成物体的微粒在空间有规律地排列，以致晶体具有规则的几何形状B由于金刚石是碳原子远距离层层排布，所以尽管它可用来划玻璃，但易层层剥离开来C晶体中的微粒按照一定的规律排布，微粒在各自的位置上静止不动D由于微粒在空间有规律的排列，才构成等长度不同方向上的粒子数不同，因而出现物理性质的各向异性7、液体有表面张力是因为其表面层与内部情况不同，在液体内部分子间存在着力和力，两者几乎，在液体的表面层，由于分子处于特定的位置，在与外界接触表面，由于各方面分子的作用，使表面层分子间距离比液体内部些，它们之间的引力和斥力都，而斥力比引力减小得，结果表面层分子间表现为力。从而出现了。8、浸润的液体在毛细管接触处，引起液面成形弯月面，力图使液面，而表面张力的收缩作用力图使液面，于是管内液体以达到目的，直到因表面张力而使液体受到的向上的拉引力作用和相平衡时，管内液体便停止上升。9、下列现象中与毛细现象有关的是哪些？A砖块吸水B毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，使整条毛巾湿润C洗净的衣服在太阳下被晒干D车轮在潮湿的地面上滚过以后，车辙中会渗出水E植物根部的养分，能升到植物上部枝叶中F按动自来水笔的贮水胶囊，将墨水吸入囊中G锄松地表附近的土壤，能更好地保持地下水分供植物的根吸收H粉笔把纸上的墨水吸干10、液晶像液体具有_，又像晶体，分子在特定方向排列比较整齐，具有_。11、利用液晶_的特性可以做成显示元件；利用液晶_的特性可以做成探测温度的元件。12、液体表面层有收缩趋势是由于（）A表面层里液体分子间的引力作用B液体内部分子间的引力作用C表面层里液体分子跟液体内部分子间的引力作用D表面层里液体分子跟气体分子间的引力作用13、下列现象是因液体的表面张力所致的是（）A小孩用细管蘸肥皂水，吹出圆形的肥皂泡B小木船漂浮在水面上C缝衣针漂浮在水面上D透过布制的伞面能看得见纱线间的缝隙，但是使用时伞面却不漏雨水E注满氢气的彩色气球飘向空中F在水平玻璃板上，散落的水银呈球形或椭球形14、如果一种液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时（）A附着层分子的疏密程度大于液体内分子的疏密程度B附着层分子的作用表现为引力C管内的液面一定是凹弯月面的D液体跟固体接触面积有扩大的趋势15、如图926（a）所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破后，线的形状将如图（b）中的（）图92616、下列现象中属于不浸润现象的是哪些？A使用钢笔难以在油纸上写出字迹B洒在玻璃板上的水滴会迅速向四周、扩展C少量的水洒在蜡纸上，成球形水珠D少量的油在汤里形成小油珠E从房檐滴落的水成下大上小的水滴F沾了油的抹布，不能把带水的桌面擦干G内径很小的玻璃管竖直插在水银槽内，细管内的水银面比外面槽里的水银面低17、试解释下列现象：手套被雨水浸湿后很难从手上脱下；将一枚硬币轻轻置于水面，可以漂浮于水面而不沉下去。此时与硬币重力相平衡的是什么力？如有两枚硬币漂浮于水面上，且两者间距约1cm时，两硬币会急剧地相吸靠近，为什么？建筑楼房时，常在砌砖的地基上铺一层油毡防潮层。如果不铺这层油毡，楼房就容易受潮，为什么？1、规则排列，内部结构2、玻璃、松香、沥青、蜂腊、橡胶3、A4、C5、BC6、AD7、引，斥，相等，大，减小，更快，引，表面张力8、凹，扩展，收缩，上升，表面最小，上升液柱的重力9、ABDEGH10、流动性，各向异性11、外加电压的影响下，会由透明状态变成混浊状态而不透明，去掉电压后，又会恢复透明；温度改变时会改变颜色.随着温度的上升，液晶按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序改变颜色，温度降低，又按相反顺序改变颜色。12、A13、ACDF14、ACD15、C（提示:液体的表面张力作用，液体表面有收缩的趋势）16、ACFG17、因为湿手套的纤维间的空隙中有液体，液体跟空气接触的表面层具有收缩趋势，这种收缩趋势使手套纤维间距离缩小，于是手套的表面积减小，使手套紧箍在手上很难脱下。硬币能浮于水面，是由于硬币经常和手接触，其表面有一层油脂，水对其不浸润，在硬币的重力作用下，硬币使水面向下凹，由于水的表面张力，水面有恢复成平面的趋势，从而对硬币产生向上的托力和重