第二章 第四节 液体的表面张力-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

第四节　液体的表面张力 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象的概念和实验证据,并能解释相关的自然现象 科学思维 了解液体的微观结构,能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因 科学探究 掌握探究液体的表面张力和毛细现象的实验,学会与他人交流合作,提高动手能力和观察探究能力 科学态度与责任 通过对自然现象的分析,体验科学规律的应用价值,培养探索科学的兴趣. 一、液体的表面张力 　把一根细棉线的两端系在铁丝环上,不要让棉线过紧,要使它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某一侧的薄膜,观察薄膜和棉线发生的变化,如图乙、丙所示. 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,如图丁. 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戊所示. 以上两个实验说明了什么问题? 答案:说明液体表面有收缩的趋势. 1.表面张力 液体表面层的分子数目相对液体内部少,分子间距相对大.分子力表现为引力,所以液体的表面有一种收缩的趋势,这种使液体表面收缩的相互作用的拉力称为表面张力. 2.表面张力的作用 液体表面收缩的趋势会使得液滴的表面积尽可能地减小.在体积一定的情况下,球形在所有几何体中的表面积最小. 二、毛细现象 　分别向一块洁净的玻璃板上和一块涂蜡的玻璃板上滴一滴水.慢慢抬起玻璃板的一端使它们倾斜.水滴流下,会发现洁净的玻璃板上有水的痕迹,而涂蜡的玻璃板上则没有水的痕迹.这个现象说明了什么? 答案:说明水可以附着在玻璃上,但不能附着在蜡上. 1.浸润和不浸润 (1)定义. ①浸润:液体与固体的接触面有扩张的趋势,液体会附着在固体上的现象,如图甲所示. ②不浸润:液体与固体的接触面有收缩的趋势,液体不会附着在固体上的现象,如图乙所示. (2)应用. 鸭子用嘴把油脂涂到羽毛上,使水不能浸润羽毛;人们采用表面经过特殊涂层处理的织物来制成防水布料,医院使用脱脂棉来吸收药液等. (3)产生原因. 在液体与固体接触的地方有薄薄的一层液体(附着层),同时受液体内部和固体分子力的作用.若液体内分子的引力更大,则附着层中液体分子相互间的分子力表现为引力,此时附着层有收缩的趋势,表现为不浸润.若固体分子的引力更强,则附着层中液体分子相互间的分子力表现为斥力,此时附着层有扩张趋势,从而表现为浸润. 2.毛细现象 (1)定义:浸润液体在细管中上升,不浸润液体在细管中下降的现象. (2)细管内外液面的高度差与细管的内径有关,细管的内径越小,高度差越大. (3)应用. ①植物能吸收到土壤的水分,是由于毛细现象将地下水通过泥土中的缝隙上升至植物的根部. ②实验室常用酒精灯也是由于毛细现象,才使棉质的酒精灯芯自动地将酒精输送到灯芯的顶端. 1.判断正误 (1)木块浮在水面上是液体表面张力的原因.(　×　) (2)由于表面张力作用水滴总是呈球形,但是有的呈扁球形,原因是重力的作用.(　√　) (3)毛细现象是浸润或不浸润的实例.(　√　) 2.把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端就变圆.这是什么缘故? 解析:玻璃烧熔后,它的表面层在表面张力作用下收缩到最小表面积,从而使玻璃管尖端变圆. 答案:见解析 3.要想把凝在衣料上的蜡去掉,可以把两层棉纸分别放在蜡迹的上面和下面,然后用热熨斗在棉纸上来回熨烫.为什么这样做可以去掉衣料上的蜡? 解析:放在衣料上、下的棉纸内有许多细小的孔道,起着毛细管的作用.当蜡或油脂受热熔化成液体后,由于毛细现象,它们就会被棉纸吸掉. 答案:见解析 探究点一　液体的表面张力 　如图所示,在地面上,盘中较小的水银滴接近球形,较大的水银滴呈扁平形.那么,在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会呈什么形状? 答案:在处于失重状态的宇宙飞船中,由于消除了重力的影响,一大滴水银的表面将收缩到最小面积——球面,水银滴成为球形. 1.液体分子分布特点:由于蒸发现象,表面层分子的分布比液体内部稀疏,即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离大. 2.分子力特点:液体内部分子间引力、斥力基本上相等,而液体表面层分子之间距离较大,分子力表现为引力. 3.表面特性:表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的膜.所以说表面张力是液体表面层分子力作用的结果,是液体分子间的作用力的宏观表现. 4.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.如图所示. 5.表面张力的作用: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