(讲义)第2章 5 液体-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

5．液体 1．知道液体的表面张力，了解表面张力形成的原因。 2．了解浸润和不浸润现象，知道毛细现象及形成的原因。 3．了解液晶的主要性质，知道液晶在显示技术中的应用。 　液体的表面张力 1．表面层：液体表面的一层跟气体接触的薄层。在表面层，分子的距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力。 2．表面张力：由于表面层分子分布比较稀疏，分子间的作用力表现为相互吸引而使液体表面绷紧的力。 3．方向：和液面相切，且与分界面垂直，如图所示。 4．作用效果：使液面具有收缩的趋势。 提醒：表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现。 如图甲所示，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。 【问题】 若将肥皂膜的a部分用烧热的针刺破，棉线的形状是图乙中的哪一个？为什么？ 提示：D。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侧肥皂膜刺破时，在b部分肥皂膜表面张力的作用下，棉线被绷紧，因液体表面有收缩到面积最小的趋势，所以棉线被拉成凹的圆弧形状。 1．液体分子分布特点：由于蒸发现象，液体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：液体内部分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力，而液体表面层分子之间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力。 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间的作用力作用的结果。 4．表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，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，但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈完美的球形。 【典例1】　(多选)(2022·广东韶关期中)如图所示，关于液体表面张力，下列说法正确的有(　　) A.甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果 B．乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力 C．丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用 D．丁图中液体表面张力方向与液面相切 BD　[甲图中露珠呈球形，这是液体表面张力作用的结果，A错误；乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子间作用力表现为引力，从而产生表面张力，B正确；丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的表面张力作用，C错误；表面张力产生在液体表面层，它的方向与液面相切，且与分界面垂直，D正确。] [跟进训练] 1．(2022·江苏泰州高三期末)2021年12月9日，我国航天员在空间站成功进行了太空授课。实验时航天员从注射器中挤出一滴水，水滴在空中的形状是(　　) A　　　　B　　 　　C　　　　　D A　[空间站中水滴处于完全失重状态，则在水的表面张力作用下，水滴在空中应该呈现球形，故选A。] 　浸润和不浸润 1．浸润和不浸润 (1)一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上，这种现象叫作不浸润。 (2)浸润和不浸润是分子力作用的表现。 2．毛细现象 (1)毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。 (2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。 【问题】 (1)把两块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水。为什么会出现上述不同的现象呢？ (2)如图所示，在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分。你知道这是为什么吗？ 提示：(1)水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃。 (2)把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉，保存地下的水分。 1．浸润和不浸润现象成因分析 (1)附着层内分子受力情况：液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引。 (2)浸润的成因：当固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力，具有扩张的趋势，这时表现为液体浸润固体。 (3)不浸润的成因：当固体分子对液体分子的吸引力小于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力，具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。 2．毛细现象 (1)两种表现：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降。 (2)产生原因：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示，甲是浸润