第2章 第2节 表面张力和毛细现象第3节 材料及其应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019）

第2节　表面张力和毛细现象 第3节　材料及其应用 【核心素养目标】 物理观念 知道表面张力产生的原因及浸润和不浸润现象。 科学思维 会用对比法解释液体的微观特性。 科学探究 能探究液体表面张力的收缩趋势。 科学态度与责任 了解材料在工农业生产中的应用和用毛细现象解释生活中常见的现象。 一、表面张力 1．实验：观察肥皂膜的变化 (1)现象 ①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍拉回。 ②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜时，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成圆形。 (2)结论：液体的表面类似于张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势。 2．表面层 (1)定义：液体与气体接触的表面存在一个薄层。 (2)特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏。 3．表面张力 (1)定义：液体表面各部分间相互吸引的力。 (2)作用效果：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。而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小。因此雨滴、油滴等液滴的外形就近似呈现球形。若重力影响明显，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。 二、浸润与不浸润 1．定义 (1)浸润：液体润湿某种固体并附着在该固体表面上的现象。 (2)不浸润：液体不润湿某种固体也不附着在该固体表面上的现象。 2．产生的原因 (1)三个相关概念 ①附着层：当液体跟固体接触时，在接触处会形成一液体薄层。 ②内聚力：附着层中的液体分子受到的液体内部分子的吸引力。 ③附着力：附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力。 (2)产生原因分析：由于内聚力与附着力的大小不同 ①如果内聚力大于附着力，液体不浸润固体。 ②如果内聚力小于附着力，液体浸润固体。 三、毛细现象 1．定义：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。 学生用书第43页 2.毛细管：能够发生毛细现象的管。 3．特点：浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面弯曲，呈凹形；不浸润液体在毛细管里下降会出现凸形液面。 四、液晶 1．定义：既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有像晶体那样的各向异性特点的流体。 2．性质：外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等，都可能改变液晶的光学性质。 3．应用 (1)探测温度。 (2)探查肿瘤。 (3)探测微电路故障。 五、材料及其应用 1．材料的分类 (1)按材料特性分为：结构材料和功能材料。 (2)按应用领域分为：信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等。 (3)按习惯分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。 2．新材料 (1)半导体是具有优异特性的微电子材料。 (2)纳米是长度单位，1 nm＝10－9 m，粒度在1～100 nm的材料称为纳米材料。 (3)石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。 1．判断正误 (1)小孩用细管蘸肥皂水，吹出球形的肥皂泡是因表面张力所致。(　√　) (2)一些昆虫可以停在水面上是浮力的作用。(　×　) (3)水对一切固体都是浸润液体。(　×　) (4)液体能否浸润固体，取决于液体和固体两者的性质。(　√　) (5)液晶的电学、光学性质表现为各向异性。(　√　) (6)液晶就是液体和晶体的混合物。(　×　) (7)液晶的光学性质随着温度的变化而变化。(　√　) 2．链接实景 唐代诗人韦应物写过一首小诗《咏露》：“秋荷一滴露，清夜坠玄天。将来玉盘上，不定始知圆”。这首诗的意思是：秋日荷叶上的一滴露珠，是从天上落下来的，它在荷叶上仿佛滚来滚去而不是停着不动，仔细一看才知道它是圆的。思考一下，为什么露珠是圆的呢？ 提示：　因为表面张力的作用，液体表面总有要收缩到表面积最小的趋势，所以露珠的外形就近似呈现球形。 知识点一　液体的表面张力 实验1：把一根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(如图甲所示)。 学生用书第44页 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)。 实验2：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驰的(如图丁所示)。 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？ 提示：　液体表面存在表面张力。 1．液体表面张力的成因分析 (1)分子间距离的特点：由于蒸发现象，液体表面层分子分布比内部分子稀疏。 (2)分子力的特点：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。 2．表面张力的特点 (1)表面张力是液体分子间的