2.5 液体 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册

2.5液体问题：在杯子中盛满清水。将曲别针一枚一枚依次放入杯中，比一比看谁放入的曲别针数量最多，而杯中的水不会溢出。你能解释这一现象吗？液体的表面张力叶面上的露珠呈球形……

我们发现：一些昆虫可以停在水面上（图2.5-1）

这些现象表明，液体表面可能具有与内部不同的性质。液体的表面张力1.把一条细棉线的两端分别系在铁丝环的两侧，要使棉线处于略为松弛的状态。然后将铁丝环浸入肥皂液里，再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜。这时薄膜上的棉线仍是松弛的（如图甲）。用烧热的针刺破棉线一侧的薄膜（如图乙），观察薄膜和棉线发生的变化

实验：观察肥皂膜和棉线的变化液体的表面张力2.把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松弛的（如图丙）。用烧热的针刺破棉线圈里的薄膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化（如图丁）。

实验：观察肥皂膜和棉线的变化液体的表面张力观察结果表明，用烧热的针刺破棉线某一侧的薄膜后，另一半肥皂膜就会立即收缩把松弛的棉线绷紧，并且始终向着肥皂膜一侧收缩，液体的表面具有收缩趋势

实验：观察肥皂膜和棉线的变化液体的表面张力原来，液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。表面层与液体内部的微观结构不同（如图甲）

为什么液体表面具有收缩趋势呢？在第一章我们已经了解了分子间的作用力跟分子间距离的关系问题。在液体内部，分子间平均距离r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r略大于r0，分子间的作用力表现为引力液体的表面张力如果液面是曲面，这种作用力与液体表面相切

设想在液体表面画一条直线MN，把液体表面分为1、2两部分，MN两侧的液体之间存在着一对与MN垂直、大小相等、方向相反的作用力（如图乙）。由于直线MN是任意画的，所以这种力在液体表面层内的各个方向上都存在，力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直。这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力液体的表面张力

思考与讨论：还记得《普通高中教科书物理必修第一册》中展示的“太空授课”画面吗？在空间站里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？液体的表面张力

思考与讨论：还记得《普通高中教科书物理必修第一册》中展示的“太空授课”画面吗？在空间站里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？到现在为止，我们已经从实验和理论两个方面了解了液体的表面张力，知道它具有使液体表面收缩的趋势。为什么那么多曲别针沉入杯中水却还没溢出？为什么水黾可以停在水面上？以上“思考与讨论”中的问题相信你可以给出解释了。（让学生试着说说原因）浸润和不浸润

在一块洁净的玻璃板上滴一滴水，我们看到，这滴水会逐渐散开并附着在玻璃板上（如图甲）；在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水，这滴水却可以滚来滚去，而不能附着在蜡面上（如图乙）。这个结果表明，水可以润湿玻璃，但水不能润湿蜡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，这种现象叫作不浸润当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。浸润和不浸润

一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。例如，水银不浸润玻璃，但浸润铅。如果把水银滴到干净的铅板上，水银就会附着在铅板上，很难擦去。浸润和不浸润

液体放在玻璃管中，液面与管壁接触的位置是弯曲的，但有的向下弯，有的向上弯（图2.5-5）。这也是浸润与不浸润两种现象的区别。例如请运用理论知识分析左图和右图谁是浸润现象，谁是不浸润现象由分析知，左图为浸润现象，右图为不浸润现象浸润和不浸润

实验：观察毛细现象将内径不同、两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水中（如图甲），观察细玻璃管中液面的高度；再将另一组内径不同、端开口的塑料笔芯竖直插入水中（图2.5-乙），观察笔芯中液面的高度。实验结果表明，洁净细玻璃管内的液面比水面高；塑料笔芯内的液面比水面低。管的内径越小，上述现象就越明显。像这样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，称为毛细现象甲

玻浸润和不浸润

实验：观察毛细现象由于液体浸润管壁，液面呈图2.5-7所示的形状，液面弯曲。液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度甲

玻浸润和不浸润

有些物体内部有许多细小的孔道，孔道起到了毛细管的作用。例如，土壤里有很多毛细管，地下的水分可以沿着它们上升到地面。如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松（如图），破坏这些土壤里的毛细管。相反，如果想把地下的水分引上来，就不仅要保持土壤里的毛细管，而且还要使它们变得更细，这时就要用磙子压紧土壤。液晶

液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。为什么“液体”和“晶体”联系在一起了？液晶到底是什么物质？构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列（图2.5-9甲）。液晶液晶具有液体的流动性，但在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的（图2.5-9甲）。

如果把结晶态分子的有序排列程度定为1的话，则当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态（图2.5-9乙），分子取向有序程度也下降为0.6。

当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态（图2.5-9丙）液晶可见，液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。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，在一定的浓度范围具有液晶态。液晶

分子取向排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射率不同于沿短轴的。入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。因此，一束非偏振光射入液晶层后再射出时，由于液晶折射率的各向异性会产生两束光程不同的光。这样两束光在出射点处矢量叠加（等效于干涉），我们在显微镜下就可以观察到某种色光。液晶

液晶的研究在生命科学中