第03章 第01节 液体的表面张力-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-3）

第1节　液体的表面张力 [目标定位]　1.认识液体的微观结构．　2.能解释液体表面张力产生的原因．　3.理解由于表面张力而产生的物理现象． 一、液体表面的收缩趋势 1．实验：回形针、硬币漂浮在水面上 (1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面稍有弯曲，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样． (2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了向上的支持力． 2．实验：观察肥皂膜的变化 (1)现象 ①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍拉回． ②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成圆形． (2)结论：液体的表面都类似于张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势． 3．实验结论：液体表面有一种收缩的趋势．正是这种收缩的趋势使露珠、乳滴等变为球形． 二、表面张力及其微观解释 1．表面层 (1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个薄层． (2)特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏． 2．表面张力 (1)定义：液体表面各部分间相互吸引的力． (2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能小的面积．而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小．因此小水珠、小露珠等都呈现球形．若露珠过大，重力影响不能忽略，则呈椭球形．在完全失重环境下，可形成标准的球形. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、液体的微观结构及表面张力 1．液体的微观结构与宏观特性：液体中的分子是密集排列在一起的，所以液体具有一定的体积．液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小．所以液体没有固定的形状，具有流动性，分子的移动比固体分子容易，所以扩散比固体要快． 2．液体表面张力的成因分析： (1)由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏，因而分子力表现为引力． 图3－1－1 (2)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． (3)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3－1－1所示． 3．表面张力及其作用： (1)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．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)． (2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关． 【例1】　下列叙述中正确的是(　　) A．液体表面张力随温度升高而增大 B．液体尽可能在收缩它们的表面积 C．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能 D．液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些 答案　BC 解析　这是有关液体表面层分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏．这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势．随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小．而在液体内，分子间的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大．[来源:学科网ZXXK] 借题发挥　表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知：表面张力将随分子间距的增大而减小． 针对训练1　下列关于液体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绷紧 C．有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故 D．用滴管滴液滴，滴的液滴总近似是球形，这是由于表面张力的缘故 答案　BCD 解析　表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形．故正确答案为B、C、D.[来源:Zxxk.Com] 【例2】　下列说法正确的是(　　) A．表面张力就是分子力 B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡 C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关 D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势 答案　CD 解析　表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力．故A选项错误；缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，B选项错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D选项正确． 二、液体内部和表面层分子的分布特点 1．液体内部分子的运动特点：在液体内部，每个分子周围有许多别的分子．当某个分子从平衡位置向某一方向运动时，它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引，另一方面又要受到所靠拢的那个方向的分子的排斥．引力和斥力的数量级相同，通常可认为其大小相等．因此，液体内部分子只能在平衡位置附近振动，分子间距等于