第2章 第2、3节 表面张力和毛细现象 材料及其应用（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

第2、3节　表面张力和毛细现象　材料及其应用 核心 素养 导学 物理观念 (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。 (3)知道毛细现象及形成的原因。 (4)了解液晶的主要性质、特点及应用。 (5)了解材料科学的有关知识及应用。 科学思维 (1)会分析浸润和不浸润产生的原因。 (2)会用分子动理论解释毛细现象。 科学探究 探究液体表面张力的收缩趋势。 科学态度与责任 (1)体会新材料的发展对人类生活和社会发展的影响。 (2)用毛细现象解释生活中常见的有关现象。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、表面张力 1．表面层 (1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个薄层。 (2)特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏。 2．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：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。而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小。因此小水珠、小露珠等都呈现球形。若露珠过大，重力影响不能忽略，则呈椭球形，完全失重环境下，可形成标准的球形。 二、浸润与不浸润　毛细现象 1．浸润与不浸润相关的概念 (1)浸润：液体润湿并附着在固体表面上的现象。 (2)不浸润：液体不润湿、不附着在固体表面上的现象。 (3)附着层：液体跟固体接触时，在接触处会形成一液体薄层。 (4)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。 (5)附着力：附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力。 (6)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。反之，则形成浸润现象。 2．毛细现象的定义和特点 (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。 (2)毛细管：能够发生毛细现象的管。 (3)特点：水在玻璃管中会出现凹面；水银在玻璃管中则会出现凸面。且管的内径越小，前者水面越高，后者水银面越低。 三、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，都可以改变液晶的光学性质。 3．应用：(1)彩色液晶显示屏；(2)液晶测温。 四、材料及其应用 1．材料的种类 (1)按照材料的特性，可以把材料分为结构材料和功能材料两类。 (2)按照材料的应用领域，可以把材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等。 (3)按照习惯，把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。 2．材料的应用 (1)半导体：是一种微电子材料，主要是硅和砷化镓，其中硅是制造晶体管和集成电路的主要材料。 (2)纳米材料：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：由单层碳原子构成的材料，具有优异的光学、电学、力学特性，可制作传感器和晶体管。,1.把一枚缝衣针在手上蹭一蹭，然后放到一张棉纸上。用手托着棉纸，放入水中，棉纸浸湿下沉，而缝衣针会停在水面。请对以下结论作出判断。 (1)缝衣针会停在水面上，是针受浮力作用的结果。(×) (2)缝衣针会停在水面上，是水表面张力作用的结果。(√) (3)缝衣针会停在水面上，是浮力和水表面张力的共同作用结果。(×) 2．把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，观察到从水银中取出来的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上沾着一层水。为什么会出现上述两种不同的现象呢？ 提示：玻璃和水发生了浸润，玻璃和水银不浸润。 3.如图所示的液晶既具有液体的特性，又具有晶体的特性，那么，液晶是液体和晶体的混合物吗？ 提示：不是。 新知学习(一)|对液体表面张力的理解及应用 [任务驱动] 为什么曲别针没有沉入到烧杯的底部？为什么水黾可以停在水面上？ 提示：曲别针和水黾可以在水面上静止是由于液体表面存在表面张力的作用。　　　　 [重点释解] 1．液体表面张力的成因 (1)分子间距离特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏。 (2)分子力特点：液体内部分子间距离略小于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略大于r0，分子间作用力表现为引力。 (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，使液体表面形成一层绷紧的膜。 (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。 2．表面张力及其作用 (1)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