2.2表面张力和毛细现象-（备课件）【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019选择性必修第三册）

鲁科版2019 选择性必修3 第2节 表面张力和毛细现象 第二章 固体与液体 制作：东山二中 沈雄斌 水黾可在水面上行走，如履平地 回形针可漂于水面 水滴在蜡纸上近似球形，可来回滚动而不会附着在蜡纸 水滴在洁净的玻璃上不仅不收缩成球形，还会沿着玻璃面向外扩展。 现象背后有什么规律呢？ 观察肥皂膜的变化 观察肥皂膜的变化 现象:松手后，滑杆被拉回，肥皂膜面积缩小 现象:棉线圈被绷紧，拉成一个圆，肥皂膜面积缩小。 液体表面具有收缩的趋势。 结论: 液体表面具有收缩的趋势 在液体内部，分子完全被其他分子包围，分子间的距离几乎等于分子力平衡的距离，分子间的作用力约为零。 液体与气体接触的表面存在一个薄层，即表面层。表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的距离略大于分子力平衡的距离，分子间的作用力表现为引力。 液体表面具有收缩的趋势 由于表面分子之间的引力作用，A、B两部分的液体之间就有相互作用，A部分对B部分的引力为FA,使分界线OO'向A部分收缩；B部分对A部分的引力为FB,使分界线OO'向B部分收缩。FA和FB大小相等、方向相反。 假想一条分界线OO'将液面分割成A、B两部分。 1、 液体表面各部分间的相互引力，称为表面张力 01 表面张力 2、力的方向：总是跟液面相切，且与分界面垂直 3、表面张力使液体表面绷紧，液体就像被一层绷紧的弹性膜覆盖着。 思考 1、为什么水黾可以停在水面上？ 2、许多曲别针沉入杯中水却还没溢出？ 液体表面具有收缩的趋势 由于表面张力的作用，液体表面总有要收缩到表面积最小的趋势，所以雨滴、奶滴、油滴等液滴的外形就近似呈现球形；若重力的影响明显，其外形就呈现为椭球形；在完全失重的环境下，液滴能收缩成标准的球形。 2013年我国航天员在“天宫一号”进行世界瞩目的太空授课，其中的水球便是球形（图2-18），展示了失重环境下液体表面张力的特性。 浸润与不浸润 液体和固体间的接触面又会出现怎样的现象呢？ 思考 浸润与不浸润 现象:在洁净玻璃上的水滴扩展形成薄层，附着在玻璃上并把玻璃浸湿。 现象:在蜡纸上的水滴可来回滚动而不会扩展成薄层附着在蜡纸上 水滴在玻璃上 水滴在蜡纸上 02 浸润与不浸润 1、液体润湿某种固体并附着在该固体表面上的现象称为浸润； 2、液体不润湿某种固体也不附着在该固体表面上的现象称为不浸润 浸润与不浸润 03 解释 为什么会出现浸润与不浸润现象呢？ 当液体跟固体接触时，在接触处会形成一液体薄层，称为附着层。附着层中的液体分子一方面受到液体内部分子的吸引力（内聚力），另一方面受到固体分子的吸引力（附着力）。液体能否浸润固体由内聚力和附着力的大小决定。如果内聚力大于附着力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。相反，如果附着力大于内聚力，这时跟固体接触的液面有扩展的趋势，形成浸润现象。 附着层 固体 液体 浸润与不浸润 把水装在玻璃管里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面沿器壁向上扩展，水面呈凹面。把水银装在玻璃管里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面沿器壁下移，水银面呈凸面 浸润与不浸润 在日常生活中，有时我们希望液体浸润固体。 04 应用与防止 例如，毛巾都是用能被水浸润的织物做成的；洗衣服使用的合成洗涤剂内加有能浸润油污的物质，在洗涤过程中能带走衣物上的油污。 有时我们不希望液体浸润固体。 例如，在生产雨伞时，就应尽量选择不容易被雨水浸润的布料，以便更好地防水。 毛细现象 水在玻璃管中会出现凹面，水银在玻璃管中会出现凸面。如果减小或增大玻璃管的内径，管内的水和水银将会出现怎样的现象呢？ 内径不同的细玻璃管插入不同的液体中 （1）把几根内径不同的细玻璃管插入水槽中，观察管内水面形状，并比较几根玻璃管中水面的高度（图2-20）。 （2）把这些细玻璃管再插入水银槽中，观察管内水银面形状，并比较几根玻璃管中水银面的高度（图2-21）。 毛细现象 毛细现象 实验现象 几根内径不同的细玻璃管插入水槽中，水面呈凹面；管内水面比容器内水面高，管内径越小，水面越高。 把细玻璃管插入水银槽中，发生的现象则正好相反，水银面呈凸面；管内水银面比容器内水银面低，管内径越小，水银面越低。 01 毛细现象 浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，称为毛细现象。能发生毛细现象的管称为毛细管。 毛细现象是怎样产生的呢？ 浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面弯曲，呈凹形。表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，形成向上的作用力（图2-22），对液体产生向上的提拉作用，于是管内液体上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体才停止上升，稳