2024年新教材高中物理2.5液体讲义新人教版选择性必修第三册

PAGE5．液体核心素养学习目标物理观念知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象及液晶的概念和试验证据，并能说明相关的自然现象。科学思维理解液体的微观结构，能说明表面张力、浸润与不浸润产生的缘由。驾驭液晶对光学具有各向异性，并能解决相关问题。科学探究驾驭探究表面张力和毛细现象的试验，学会与他人沟通合作，提高动手实力和视察探究实力。科学看法与责任通过对自然现象的分析，体验科学规律的应用价值，培育探究科学的爱好。学问点1液体的表面张力1．表面层：液体表面有一层跟气体接触的__薄层__，叫作表面层。2．分子力的特点在液体内部，分子间的平均距离略小于__r0__，分子间的作用力表现为__斥力__；在表面层，分子比较__稀疏__，分子间距离略大于__r0__，分子间的作用力表现为__引力__。3．表面张力(1)定义：液体表面的这种力使液体表面__绷紧__，叫作液体的表面张力。(2)作用效果：使液体表面具有__收缩趋势__。说明：表面张力使液体表面收缩到最小。学问点2浸润和不浸润1．浸润和不浸润(1)一种液体会__润湿__某种固体并__附着__在固体的表面上，这种现象叫作__浸润__；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上，这种现象叫作__不浸润__。(2)浸润和不浸润是__分子力__作用的表现。2．毛细现象(1)毛细现象：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)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差__越大__。学问点3液晶1．液晶：像液体一样具有流淌性，而其光学性质与某些晶体相像，具有__各向异性__的物质叫液晶。这是介于液态和固态间的一种中间态。2．出现液晶态的条件：液晶是一种特殊物质，有些物质在特定的__温度__范围之内具有液晶态，另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在肯定__浓度__范围内具有液晶态。3．液晶的微观结构：通常__棒状__分子的物质简单具有液晶态。探究液体的表面张力┃┃情境导入__■如图所示是液体表面旁边分子分布的大致状况。请结合图片思索：液体表面层内的分子距离和分子力各有什么特点？提示：液体表面层内分子间距大于液体内部分子间距；分子力表现为引力。┃┃要点提炼__■对液体表面张力的理解1．液体表面张力的形成(1)分子间距离特点：由于蒸发觉象，液体表面分子分布比内部分子稀疏。(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力。(3)表面特性：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。2．表面张力及其作用(1)表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。如图所示。(2)表面张力的大小与边界线长度有关，还跟液体的种类、温度有关。(3)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。在体积相同的状况下，球形的表面积最小。特殊提示表面张力使液面有收缩的趋势，故往往会误认为收缩后r<r0。实质上液体表面张力是液体表面层分子间距离大于分子间平衡距离r0时，表现出的分子间的吸引力。┃┃典例剖析__■典例1(多选)以下说法正确的是(AD)A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是液体表面张力在起作用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．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果解题指导：表面张力使液体表面层像张紧的弹性膜，所以对小昆虫有弹力，使液滴呈球形。另外要明确表面张力与浮力的区分。解析：细致视察可以发觉，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其腿部位置比四周水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性特别好的膜上一样，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状况一样，故A正确，C错；小木块浮于水面上时，木块下部事实上已经陷入水中受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，B错；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，故D正确。┃┃对点训练__■1．(多选)关于液体表面张力，下列说法中正确的有(BD)A．甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果B．乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力C．丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用D．丁图中液体表面张力方向与液面平行解析：甲图中露珠呈球形，这是液体表面张力的结果，故A错误；乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，从而产生表面张力，故B正确；丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力作用，故C错误；表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，故D正确。探究对浸润和不浸润、毛细现象、液晶的分析┃┃情境导入__■日常生活中，假如你细致视察的话，会发觉水中游禽会时常地用嘴抹擦身上羽毛(如图所示)你知道为什么吗？提示：游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸润羽毛。┃┃要点提炼__■1．附着层内分子受力状况液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。2．浸润的成因当固体分子吸引力大于液体内部分子吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力。具有扩展的趋势，这时表现为液体浸润固体。3．不浸润的成因当固体分子吸引力小于液体内部分子吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力。具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。4．毛细现象(1)两种表现：浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。(2)产生缘由毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示，甲是浸润状况，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；乙是不浸润状况，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。5．液晶液晶是介于液体与固体之间的一种中间态的物质，在特定方向上分子排列整齐，其物理性质表现为各向异性，另一方向上分子排列是杂乱的，具有液体的特征，所以液晶还具有流淌性，但液晶并不是液体和晶体的混合物。┃┃典例剖析__■典例2(多选)以下各种说法中正确的有(CD)A．因为水银滴在玻璃上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体B．由于大气压作用，液体在细管中上升或下降的现象称为毛细现象C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必需用盖子盖紧，否则容器中的液体肯定会沿器壁流散D．当A液体和B固体接触时，发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键取决于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些解题指导：液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。浸润与不浸润是两者合力的表现。解析：水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错；在处于完全失重状态的人造卫星上，假如液体浸润其器壁，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必需盖紧，C正确；D选项正确说明白发生浸润和不浸润现象的微观原理，D对；毛细现象是由于液体浸润固体(细管)引起液体上升及不浸润固体引起的液体下降的现象，不是大气压作用，B错。┃┃对点训练__■2．(多选)水对玻璃是浸润液体而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管插入水和水银中，如图所示，正确的现象应是(AD)解析：浸润液体在细管中上升或不浸润体在细管中下降的现象为毛细现象，管子越细，现象越明显，AD对，BC错。3．关于液晶的下列说法中正确的是(B)A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶分子在特定方向排列比较整齐C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．全部物质在肯定条件下都能成为液晶解析：液晶是某些特殊的有机化合物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上杂乱。液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错误，选项B正确。核心素养提升正确区分表面张力、液面弹力及浮力浮力的实质是物体的下表面与上表面所受的压力之差。表面张力的实质是液体表面层内各部分之间的相互吸引力，是分子力的宏观体现。须要留意的是，表面张力作用于液体的表面层里，并不是作用于液面上的物体上。昆虫与极细的针漂移于水面上是表面张力在起作用，表面张力使水面上形成一个膜(表面层)，正是这个膜托住了昆虫与细针，即膜对它们的支持力与其重力平衡。案例我们有时会发觉，有些硬币可以浮在水面上，这是因为(D)A．硬币所受的重力与表面张力和浮力的合力平衡B．硬币所受的重力与浮力平衡C．硬币所受的重力与表面张力平衡D．表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”，对硬币产生一个向上的支持力，硬币所受的重力与支持力平衡解析：这一现象是表面张力作用的结果。由于硬币密度大于水的密度，硬币放入水中易下沉，而硬币表面由于常常和手接触，有一层油膜，这一层油膜使硬币与水不浸润。将硬币轻轻放在安静的水面时，表面张力使水面收缩形成一个膜，正是这个膜托住了硬币，即膜对硬币的支持力与硬币所受的重力平衡。故D正确。1．下列叙述中正确的是(A)A．因液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力B．用粉笔吸干纸上的墨汁，不能用来说明毛细现象C．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体D．液体表面张力总是垂直于液体表面，使液体表面积趋于最小解析：与气体接触的液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子力表现为引力，即存在表面张力，故A正确；因为粉笔疏松多孔，所以粉笔吸干纸上的墨汁是利用了毛细现象，故B错误；浸润与不浸润是由液体和固体共同确定的。液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸润固体附着层面积要收缩；水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，故C错误；表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直，故D错误。2．如图甲所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜。它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形态是图乙中的(D)解析：肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力相互平衡，棉线可以有随意形态。当把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧。因液体表面有收缩到面积最小的趋势，所以棉线被拉成凹的圆弧形态。正确选项为D。3．(多选)以下关于液晶的说法正确的是(ACD)A．液晶的光学性质可以随温度、所加电压的改变而改变B．因为液晶在肯定条件下发光，所以可以用来做显示屏C．人体的某些组织中存在液晶结构D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液