第02章 第05节 液体的表面张力-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-3）

第五节　液体的表面张力 [目标定位]　1.通过实验，观察液体的表面张力现象．　2.解释表面张力产生的原因．　3.交流讨论日常生活中表明张力现象的实例． 液体表面张力及其微观解释 1．表面层 (1)液体的表面是一个厚度为分子有效作用距离(10－9 m)的薄层． (2)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大． (3)液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂直液面指向液内，因此液体表面就有收缩的趋势． 2．表面张力 (1)定义：液体表面各部分间相互作用的拉力． (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．完全失重环境下，可形成标准的球形． [来源:学科网] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、表面张力及液体的表面现象 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． 图2－5－1 例1　如图2－5－1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，棉线的形状是下图中的哪一个(　　) 答案　D 解析　肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液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，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状．正确选项为D. 二、表面张力的微观解释 1．分子力特点：分子作用球是半径等于分子有效作用距离的球，液体内部的分子A受到的所有球内分子对它的作用力为零，表面层分子B受到的斥力可认为是球对称的，但缺少了表面层外分子的引力，因此分子B受到的引力的合力垂直液面指向液内． 图2－5－2 2．表面特性：因把液体内部的分子移到表面层去时，分子力做负功，分子势能增加，所以分子在表面层时比在液体内具有较大的势能，表面层越大，分子数越多，表面层的势能就越大，液体表面减小时，表面层的势能就要减少，又势能总有减少的倾向，因此，液体表面具有收缩的趋势． 3．表面张力的方向：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2－5－3所示． 图2－5－3 [来源:学*科*网] 例2　(双选)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[来源:Z*xx*k.Com] 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． 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． [来源:学§科§网Z§X§X§K] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 液体表面现象 1．下列关于液体表面张力的说法中不正确的是(　　) 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　A 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BCD说法正确，答案选A. 表面张力的微观解释 2．(双选)下列关于液体表面张力的说法中，正确的是(　　) A．液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密些 B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，从而表现为引力，因而产生表面张力 C．液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因 D．表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势 答案　BD (时间：60分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　液体的表面张力 1．(双选)下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是(　　) A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面