高中物理选修3-3课件 9.2 液体

1、第九章第九章 固体、液体和物态变体固体、液体和物态变体 液体的微观结构液体的微观结构 液体有一定的体积液体有一定的体积，不易被压缩不易被压缩，这一，这一 特点跟固体特点跟固体样；另一方面又像气体，样；另一方面又像气体，没没 有一定的形状有一定的形状，具有，具有流动性流动性。 液体的分子间距离大约为液体的分子间距离大约为r r0 0，相互作用较，相互作用较 强，液体分子的热运动主要表现为在强，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置平衡位置 附近附近做做微小的振动微小的振动，这一点跟固体分子的运动，这一点跟固体分子的运动 情况类似。但液体分子情况类似。但液体分子没有固定没有固定的的平衡位置平衡位置，

2、 它们在它们在某一平衡位置附近振动一小段时间某一平衡位置附近振动一小段时间后，后， 又又转到转到另一个平衡位置去振动另一个平衡位置去振动。这就是液体具。这就是液体具 有流动性的原因。这一个特点明显区别于固体。有流动性的原因。这一个特点明显区别于固体。 固体固体液体液体气体气体 体积对比体积对比10001000 单个分子单个分子 表现表现 局部（小局部（小 区域）区域） 表现表现 宏观性质宏观性质 1 11010 在在固定固定的的平平 衡位置衡位置附近附近 做做微小的振微小的振 动动 在在非固定非固定的的 平衡位置平衡位置附附 近近做做振动振动 没有没有平衡平衡 位置位置 分子分子规则规则 的的

3、排列排列 形成形成暂时暂时的的 分子分子规则规则 排布排布 无规则无规则 各向各向异性异性各向各向同性同性各向各向同性同性 为什么叶面上的露珠总是球形的为什么叶面上的露珠总是球形的? ?为什么为什么 由滴管口缓慢流出的液体不是连续的液流而是由滴管口缓慢流出的液体不是连续的液流而是 连串的液滴连串的液滴? ?为什么一些昆虫可以停在水面上而为什么一些昆虫可以停在水面上而 不致沉入水里不致沉入水里? （二）（二）. .液体的表面张力液体的表面张力 液体的表面张力液体的表面张力 液体表面液体表面有一层跟有一层跟气体接触气体接触的的薄层薄层， 叫做表面层叫做表面层 二、液体表面张力产生的原因二、液体表面

4、张力产生的原因 思考思考: : 液体分子在表面层与它在液体、气体液体分子在表面层与它在液体、气体 中分布有什么不同，分子间作用力又是怎样中分布有什么不同，分子间作用力又是怎样 的？的？ 表面层分子间表面层分子间 距比较稀疏，距比较稀疏， 分子间距分子间距rr0 0 ， 分子间的作用分子间的作用 表现为相互表现为相互吸吸 引。引。 液体的表面张力液体的表面张力 线两侧液体之间的线两侧液体之间的 作用力为引力作用力为引力 1 f 2 f n m 在液体表面设想一条任意直线，把液面分成在液体表面设想一条任意直线，把液面分成 两个部分两个部分 使液体表面使液体表面绷紧绷紧 表面张力方向表面张力方向和液

5、面和液面 ，垂直与所画的垂直与所画的 线线mn(mn(分界面），指向液面收缩趋势的方向分界面），指向液面收缩趋势的方向 相切相切 知识巩固知识巩固 蛛网上的水珠为何呈球状？蛛网上的水珠为何呈球状？ 结论：结论：表面张力会使液面收缩，使其收缩到表面张力会使液面收缩，使其收缩到 表面积最小。表面积最小。 书书p p38 38 说一说 说一说 知识巩固知识巩固 弯成弧形的棉线所受张力的方向弯成弧形的棉线所受张力的方向 怎样？怎样？ 液面各部分间的相互吸引力液面各部分间的相互吸引力. . 液体表面具有液体表面具有收缩收缩到到最小的趋势最小的趋势 液体的表面张力液体的表面张力: 把一块玻璃分别浸入水和水

6、银里再取把一块玻璃分别浸入水和水银里再取 出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没 有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上 一层水，为什么会出现上述两种不同的现一层水，为什么会出现上述两种不同的现 象呢？象呢？ 玻璃和水银不浸润，而玻璃和水浸润玻璃和水银不浸润，而玻璃和水浸润 我们已知道液体跟气体接触时，在接我们已知道液体跟气体接触时，在接 触的表面存在一个薄层触的表面存在一个薄层-表面层表面层，表面表面 层的性质层的性质决定了决定了表面层分子间的作用表现表面层分子间的作用表现 为为引力引力，使，使液体具有液体具有收缩收缩的的趋

7、势趋势，那么在，那么在 液体与固体接触时，会出现什么现象呢？液体与固体接触时，会出现什么现象呢？ 三、浸润和不浸润三、浸润和不浸润 1 1、浸润：、浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体一种液体会润湿某种固体并附着在固体 的表面上。的表面上。 2 2、不浸润：、不浸润： 一种液体不会润湿某种固体，不会附着一种液体不会润湿某种固体，不会附着 在固体的表面上。在固体的表面上。 1 1、附着层内液体分子间的距离附着层内液体分子间的距离大于大于分子力平衡距分子力平衡距 离离r r0 0，附着层内附着层内分子间的作用分子间的作用表现为表现为引力引力，附着层附着层 有有收缩收缩的趋势的趋势，这样，这样液

8、体与固体液体与固体间表现为间表现为不浸润不浸润 2 2、附着层内液体分子间的距离附着层内液体分子间的距离小于小于分子力平衡分子力平衡 距离距离r r0 0，附着层内附着层内分子间的作用分子间的作用表现为表现为斥力斥力，附附 着层着层有有扩张扩张的趋势的趋势，这样，这样液体与固体间液体与固体间表现为表现为浸浸 润润 四、浸润和不浸润的微观解释四、浸润和不浸润的微观解释 浸润液体浸润液体在细管里在细管里上升上升的现象和的现象和不不 浸润液体浸润液体在细管里在细管里下降下降的现象，叫做毛细现象。的现象，叫做毛细现象。 2 2、浸润液体浸润液体在毛细管里在毛细管里上升上升后，形成后，形成凹月面凹月面，

9、因因 而管内液面要比管外而管内液面要比管外高高, ,不浸润液体不浸润液体在毛细管里在毛细管里下下 降降后形成后形成凸月面凸月面, ,因而管内液面比管外因而管内液面比管外低低 1 1、毛细现象：、毛细现象： 五、毛细现象：五、毛细现象： 小结：小结：毛细现象是液体表面张力和浸润或不毛细现象是液体表面张力和浸润或不 浸润的共同的结果浸润的共同的结果 当毛细管里当毛细管里插入插入浸润液体浸润液体 中中时，时，附着附着液体表面液体表面层里层里的的斥斥 力力使使附着层沿管壁附着层沿管壁上升上升，这部，这部 分液体上升引起液面弯曲，呈分液体上升引起液面弯曲，呈 凹形弯月面凹形弯月面使使变大变大，与此，与此

10、同时同时 由于由于表面层的表面引力表面层的表面引力的的收缩收缩 作用作用，管内，管内液体液体也也随之上升随之上升， 直到表面张力向上的直到表面张力向上的拉伸作用拉伸作用 与与管内升高的液体的重力相等管内升高的液体的重力相等 时，达到时，达到平衡平衡，液体，液体停止上升停止上升， 稳定在一定的高度。利用类似稳定在一定的高度。利用类似 的分析，也可以解释不浸润液的分析，也可以解释不浸润液 体在毛细管里下降的现象。体在毛细管里下降的现象。 3 3、毛细管、毛细管内外内外液面的液面的高度差高度差与毛细管与毛细管 的的内径有关内径有关，毛细管内径越小毛细管内径越小，高度差高度差 越大越大。 书书p p4

11、0 40 说一说说一说 六、液晶六、液晶 随着人们对物质状态认识的深入，发现物随着人们对物质状态认识的深入，发现物 质除了通常呈现的固态、液态和气态外，还存在质除了通常呈现的固态、液态和气态外，还存在 着一些其他的状态，如等离子态、液晶态、超导着一些其他的状态，如等离子态、液晶态、超导 态、中子态等。其中的液晶态具有一些独特的光态、中子态等。其中的液晶态具有一些独特的光 学性质，被人们不断地认识和应用。学性质，被人们不断地认识和应用。 液晶分子液晶分子 研究发现有许多有机化合物可以呈现于研究发现有许多有机化合物可以呈现于 晶体和液体之间的状态（如通常所说的胆固晶体和液体之间的状态（如通常所说的

12、胆固 醇就是这），它们一方面像醇就是这），它们一方面像液体具有流动性液体具有流动性， 另一方面另一方面又像晶体又像晶体，分子在特定方向排列比分子在特定方向排列比 较整齐，具有各向异性较整齐，具有各向异性。 物质既有液体的物质既有液体的流动性流动性，又具，又具 有晶体的有晶体的分子排列整齐，各向异性的状态分子排列整齐，各向异性的状态， 叫做物质的液晶态叫做物质的液晶态 处于液晶状态的物质叫做液晶处于液晶状态的物质叫做液晶 3 3不是不是所有物质都具有液晶态所有物质都具有液晶态，现已发现，现已发现 几千种有机化合物具有液晶态几千种有机化合物具有液晶态 1 1液晶态液晶态： 2 2液晶液晶： 组成组

13、成晶体晶体的物质微粒（分子、原子或离的物质微粒（分子、原子或离 子）依照一定的规律在子）依照一定的规律在空间有序排列空间有序排列，构成构成 空间点阵空间点阵，所以表现为，所以表现为各向异性各向异性而而液体液体分分 子表现为子表现为排列无序性排列无序性和和流动性流动性 液晶态液晶态是是介于介于固态固态和和液态液态之间的之间的中间态中间态 液晶分子液晶分子既既保持保持排列有序性排列有序性，保持保持各向各向 异性异性，又可以，又可以自由移动自由移动，位置无序位置无序，因此也，因此也 保持保持了了流动性流动性 2 2液晶的特点液晶的特点 液体的流动性、光学的各向异性、分子排液体的流动性、光学的各向异性、分子排列不列不 稳定稳定 3 3液晶的液晶的光学性质光学性质对外界条件的变化对外界条件的变化反应敏捷反应敏捷 液晶分子液晶分子的的排列排列是是不稳定不稳定的，的，外界条件外界条件的的微小微小 变动变动都会都会引起液晶分子排列引起液晶分子排列的的变化变化，因而改变，因而改变 液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电 磁作用、容器表面的差异等都可以改变液晶磁作用、容器表面的差异等都可以改变液晶 的光学性质的光学性质 4 4液晶的外形特征液晶的外形特征 液晶物质都具有液晶物