2.4 液体的表面张力（备课件）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（粤教版2019选择性必修第三册）

第二章 气体、液体和固体 第四节 液体的表面张力 粤教版（2019）高中物理选择性必修第三册 挂在草叶尖的水珠是球状的 水黾可以停在水面上而不会沉入水里 硬币能浮在水面上 一、表面张力 【实验·探究】 记录以下实验中的现象，并思考这些现象说明了什么1.把一根棉线的两端系在铁丝环上(棉线不要拉紧)，然后把铁丝环浸入肥皂水里，再拿出来，铁丝环上就布满了肥皂水的薄膜。这时棉线圈是松弛的，如图所示。 (1)用烧热的针先刺破棉线一侧的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化，并在图中画出薄膜和棉线变化后的形状。 (2)再用烧热的针刺破棉线另一侧的薄膜，并在图中画出棉线变化后的形状。 2.把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂水的薄膜，这时膜上的棉线圈是松弛的，如图2-4-7所示、用烧热的针刺破棉线圈里的肥皂膜，观察棉线图外的薄膜和棉线圈有什么变化，并在图2-4-8中画出薄膜和棉线圈发生变化后的形状。 【实验·总结】 上述实验表明，液体的表面就像绷紧的橡皮膜一样，总是有收缩的趋势，我们可以从液体微观结构中分子力的角度来解释。 从微观的角度来看，液体的表面并不是一个几何面，而是一个厚度为分子力有效作用距离(数量级为10-9m)的薄层。位于液体表面层内的分子与液体内部分子，它们所受到的分子力是有区别的。 我们可以把分子力的作用范围认为是一个半径等于分子力有效作用距离的球，这个球称为分子作用球。由于分子斥力的有效作用距离比分子引力的有效作用距离小得多，分子斥力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径。 设液体内有一分子A，如图2-4-9所示，由于分子A的分子作用球处于液体内部，液体内的分子均匀分布，对于分子A来说其分布是球对称的，因此液体内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零。 设在液体表面层内有一分子B，如图2-4-9所示，以A分子B为中心的分子作用球一部分在液体外，由于分子斥液体力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径，分子B的图2-4-9液体表面附近分子斥力作用球仍处于液体内，其受到的分子斥力仍是球分子分布的示意图对称的，但分子B所受的分子引力就不再是球对称的。由于缺少了液体表面层外这部分分子的引力，作用在分子B上的全部分子引力的合力f垂直液面指向液体内。由此，液体表面层单位体积内的分子数目相对液体内部会更少，分子间距相对更大一些。因而表面层分子间的分子力表现为引力，液体的表面总