高中物理 第9章 第2节 液体同步辅导与检测课件 新人教版选修33.ppt

第2节液体 固体 液体和物态变化 浸润液体在毛细管里上升的高度如下图所示 设毛细管内半径为r 并设液面单位长度上的表面张力为f0 由于毛细管内径很小 可以粗略认为沿着管壁的液面是竖直的 以液柱为研究对象 则 竖直向上作用到液体上的表面张力为 f 2 rf0 设液面高度为h 液体密度为 则竖直向下作用到液柱上的重力为g r2 gh 当液柱静止时 有f g 即2 rf0 r2 gh 故h 由此式可见 对同一液体 f0 相同 g为常数 则h 所以管子越细 h越大 亦即毛细现象越明显 1 液体不像固体那样具有一定的形状 而且液体能够流动 这说明液体分子间的相互作用力比固体的 液体扩散的速度比固体的 2 液体内部 分子间的距离在r0左右 而在表面层 分子比较稀疏 分子间的距离大于r0 因此分子间的作用力表现为 它的作用是使液体表面 所以叫做液体的表面张力 3 一种液体会润湿某种固体并附着在固体表面上 这种现象叫做 一种液体不会润湿某种固体 也就不会附着在这种固体的表面 这种现象叫做 1 小快2 引力绷紧3 浸润不浸润 4 浸润和不浸润是 的表现 当附着层的分子比液体内部稀疏时 分子间的作用力表现为 有 的趋势 这样的液体与固体之间表现为 5 浸润液体在细管中 的现象 以及不浸润液在细管中 的现象 称为毛细现象 当液体浸润管壁时 液面边缘部分的 使管中液体向上运动 对于一定的液体和一定材质的管壁 管的 液体所能达到的高度越高 6 液晶是一种特殊的物质 它既有液体的 又像某些晶体那样具有 不是所有物质都具有液晶态 通常 分子 分子和 分子的物质容易具有液晶态 4 分子力作用引力收缩不浸润5 上升下降表面张力内径越细6 流动性光学各向异性棒状碟状平板状 液体的微观结构 液体具有一定的体积 不易被压缩 没有固定的形状 具有流动性 这些特点都是由它们的微观结构决定的 1 液体分子的排列更接近于固体 是密集在一起的 因而液体具有一定的体积 不易压缩 2 液体分子之间的相互作用不像固体中的微粒那样强 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 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 即液体分子可以在液体中移动 这就是液体具有流动性的原因 4 由于液体分子的移动比固体中分子移动容易得多 所以液体的扩散要比固体的扩散快 注 非晶体的微观结构跟液体非常相似 所以严格地说 只有晶体才叫真正的固体 以下关于液体的说法正确的是 a 非晶体的结构跟液体非常类似 可以看做是粘滞性极大的液体b 液体的物理性质一般表现为各向同性c 液体的密度总是小于固体的密度d 所有的金属在常温下都是固体解析 由液体的微观结构知a b正确 有些液体的密度大于固体的密度 例如汞的密度就大于铁 铜等固体的密读 故c错 金属汞在常温下就是液体 故d错 答案 ab 变式迁移 1 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 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位置附近做微小振动 所不同的是液体没有固定的平衡位置 故c错 答案 d 液体的表面张力 1 实验实验一 把一根棉线的两端系于铁丝环上 棉线不要张紧 然后把环浸入肥皂水里 再拿出来 环上就布满了肥皂水的薄膜 观察这时的棉线是张紧还是松弛 用热针刺破棉线左侧的薄膜 观察薄膜和棉线发生的变化 重做这个实验 再用热针刺破棉线右侧的薄膜 观察薄膜和棉线发生的变化 现象 刺破棉线左侧的薄膜 右侧的薄膜就会收缩 使棉线向右弯成弧形 刺破棉线右侧的薄膜 左侧的薄膜就会收缩 使棉线向左弯成弧形 实验二 把一个棉线圈系在铁丝环上 使环上布满肥皂水的薄膜 观察此时的棉线圈是松弛还是张紧 用热针刺破棉线圈里的肥皂膜 观察棉线圈外的薄膜和棉线圈有什么变化 现象 刺破棉线圈里的肥皂膜后 棉线圈外的薄膜就会收缩 使棉线圈张紧成圆形 以上实验说明了什么 由以上两个实验可以看出 液体的表面就像张紧的橡皮膜一样 具有收缩的趋势 为什么液体表面具有收缩的趋势呢 2 表面层 1 液体跟气体接触的表面存在一个薄层 叫做表面层 2 表面层里的分子要比液体内部稀疏些 分子间距要比液体内部大 在液体内部 分子间既存在引力 又存在斥力 引力和斥力的数量级相等 在通常情况下可认为它们是相等的 在表面层内 分子间的距离大 分子间的相互作用力表现为引力 3 表面张力液体表面各部分之间相互吸引的力叫表面张力 表面张力的作用效果 使液面具有收缩的趋势 关于液体的表面张力 下述说法哪个是错误的 a 表面张力的方向与液面相平行b 表面张力是液面分子间作用力的宏观体现c 表面层里分子距离比液体内部小些 分子间表现为引力d 不论是水还是水银 表面张力都要使液面收缩 解析 在液体与气体相接触的表面层中 液体分子的分布较内部稀疏 即分子间距大于r0 分子间表现为引力 其宏观表现是使液面收缩 好像绷紧的橡皮膜一样 所以错误的只有c选项 答案 c点评 液体内部分子力约为零 液体表面层中的分子距离比液体内部的大些 所以分子力表现为引力 其宏观表现即表面张力 方向与液面相平行 使液面收缩 变式迁移 2 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收缩成球形 答案 bcd 浸润和不浸润 1 浸润浸润 一种液体会润湿某种固体并附在固体的表面上 这种现象叫做浸润 不浸润 一种液体不会润湿某种固体 也就不会附在这种固体的表面 这种现象叫做不浸润 注 同一种固体 对有些液体浸润 对有些液体不浸润 同一种液体 对一些固体是浸润的 对另一些固体是不浸润的 例如 水能浸润玻璃 但不能浸润石蜡 水银不能浸润玻璃 但能浸润锌 2 浸润与不浸润的解析浸润与不浸润现象是分子力作用的表现 当液体与固体接触时 在接触处形成一个液体薄层 叫做附着层 附着层里的分子既受到固体分子的吸引 又受到液体内部分子的吸引 如果受到的固体分子的吸引比较弱 附着层里的分子就比液体内部稀疏 在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力 这里跟固体接触的液体表面有缩小的趋势 形成不浸润现象 相反 如果受到的固体分子的吸引相当强 附着层里的分子就比液体内部密 在附着层里就出现液体相互排斥的力 这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势 产生浸润现象 附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因是 a 附着层里液体分子间的斥力强b 附着层里液体分子间的引力强c 固体分子对附着层里的液体分子的吸引 比液体内部分子的吸引弱d 固体分子对附着层里的液体分子的吸引 比液体内部分子的吸引强 解析 附着层里的分子既受到固体分子的吸引 又受到液体内部分子的吸引 如果受到的固体分子的吸引比较弱 附着层中的部分分子进入液体内部 从而使附着层的分子比液体内部稀疏 所以c正确 a d错 对于b 虽然附着层分子稀疏 分子间的吸引强 这是附着层分子稀疏后的一个结果 并不是引起附着层分子稀疏的原因 因此b错 答案 c 变式迁移 3 关于浸润和不浸润的现象 下列说法中正确的是 a 水银是浸润液体 水是不浸润液体b 在内径小的容器里 如果液体能浸润器壁 液面成凸形c 如果固体分子对液体分子的引力较弱 就会形成浸润现象d 鸭的羽毛上有一层很薄的脂肪 使羽毛不被水浸润解析 浸润与不浸润不仅与液体有关 还与固体有关 a错 浸润时液面呈凹形 b错 固体分子对液体分子的吸引弱 会形成不浸润现象 c错 故只有d正确 答案 d 毛细现象 1 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 称为毛细现象 2 毛细现象的应用举例 植物的根输送水 下雨时砖墙渗水 农民铧锄土壤 3 毛细现象产生的原因毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系 如右图所示 甲是浸润情况 此时管内液面呈凹形 因为水的表面张力作用 液体会受到一向上的作用力 因而管内液面要比管外高 乙是不浸润情况 管内液面呈凸形 表面张力的作用使液体受到一向下的力 因而管内液面比管外低 把极细的玻璃管插入水中与水银中 如下图所示 正确表示毛细现象的是 解析 因为水能浸润玻璃 所以a正确 b错误 水银不浸润玻璃 c正确 d项中外面浸润 里面不浸润 所以是不可能的 故正确选项为a c 答案 ac点评 浸润时表面张力产生的附加压强指向液体外 不浸润时产生的附加压强指向液体内 同时应明确水浸润玻璃 而水银不浸润玻璃这一事实 变式迁移 4 用内径很细的玻璃管做成的水银气压计 其读数比实际气压 a 偏高b 偏低c 相同d 无法判断解析 水银对玻璃是不浸润的 由于内径很细 则可发生毛细现象 对液柱起压低作用 所以水银柱高度降低 示数偏低 则b正确 答案 b 液晶 1 液晶有些化合物像液体一样具有流动性 而其光学性质与某些晶体相似 具有各向异性 人们把处于这种状态的物质叫液晶 注 组成晶体的物质微粒 分子 原子或离子 依照一定的规律在空间有序排列 构成空间点阵 所以液晶表现为各向异性 液体却表现分子排列无序性和流动性 液晶呢 分子既保持排列有序性 保持各向异性 又可以自由移动 位置无序 因此也保持了流动性 2 液晶的特点位置无序使它像液体 而排列有序使它像晶体 所以液晶是有晶体结构的液体 注 液晶物质都具有较大的分子 分子形状通常为棒状分子 碟状分子和平板状分子 3 液晶的用途液晶可以用作显示元件 液晶在生物医学 电子工业 航空工业中都有重要应用 思考 液晶可以作为显示元件 这利用了液晶的什么性质 液晶可用作显示元件 有一种液晶 受外加电压的影响 会由透明状态变成混浊状态而不再透明 去掉电压 又恢复透明 当输入电信号 加上适当电压 透明的液晶变得混浊 从而显示出设定的文字或数码 下列有关液晶的一些性质的说法中 正确的是 a 液晶分子的空间排列是稳定的b 液晶的光学性质随温度而变化c 液晶的光学性质随所加电场的变化而变化d 液晶的光学性质随所加压力的变化而变化解析 液晶分子既有排列的有序性 又可以自由移动 故a错 b c d均正确 答案 bcd 变式迁移 5 根据液晶的什么性质可以探测温度 又可以检查肿瘤 解析 有一种液晶 温度改变时会改变颜色 随着温度的逐渐升高 液晶的颜色就发生改变 温度降低 又按相反顺序改变颜色 液晶的这种性质 可以用来探测温度 在医学上用来检查肿瘤 在皮肤表面涂上一层液晶 由于肿瘤部分的温度与周围组织的温度不一样 液晶会显示不同的颜色 答案 见解析 基础巩固 1 关于液体的表面现象 下列说法正确的是 a 液体表面层的分子分布比内部密b 液体有使其体积收缩到最小的趋势c 液体表面层分子之间只有引力而无斥力d 液体有使其表面积收缩到最小的趋势 解析 液体表面层中的分子比其内部稀疏 分子间距比液体内部要大 分子间作用力表现为引力 因此液体有使其表面积收缩到最小的趋势 所以d正确 答案 d 能力提升 7