第2章 第4节 液体的表面张力（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

第四节　液体的表面张力 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道液体表面张力，学会应用液体表面分子间的作用力解释表面张力现象． 2．知道浸润和不浸润以及毛细现象． 1.物理观念：液体表面张力、浸润和不浸润、毛细现象． 2．科学思维：应用液体表面分子间作用力的观点解释液体表面张力、浸润不浸润和毛细现象． [对应学生用书P37] 1．表面层：液体跟气体接触的表面存在的一个薄层，它使液体表面具有收缩的趋势． 2．液体内部和表面层内分子力的比较 在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力． 3．液体的表面张力 (1)定义：这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力． (2)作用效果：使液体表面具有收缩趋势． (3)力的方向：总是跟液面相切，且与分界面垂直． [判断] (1)昆虫可以停在水面上是由于受液体的浮力．(×) (2)液体的表面具有收缩的趋势，所以会产生表面张力．(√) 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，这种现象叫作不浸润．实验表明，水可以浸润玻璃，但水不浸润蜡． (2)当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体；反之，液体则不能浸润固体．一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系． (3)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． (3)由于液体浸润管壁，液面呈如图所示的形状，液面弯曲．液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动．当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度． [思考]　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中的水分，你知道这是为什么吗？ 提示　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蒸发掉． [对应学生用书P38] 探究点一　液体表面张力的理解 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　曲别针和一些昆虫可以停在水面上表明液体表面存在表面张力的作用． 对液体表面张力的理解 定义 液面各部分间相互吸引的力 形成原因 表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力 表面特性 表面层分子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弹性薄膜 方向 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线 效果 表面张力使液面表面具有收缩趋势，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 大小 与边界线的长度、液体的种类、温度都有关 (多选)如图所示，a、b是航天员王亚平在“天宫一号”实验舱做水球实验时水球中形成的气泡，a、b两气泡温度相同且a的体积大，气泡内的气体视为理想气体，则下列说法正确的是(　　) A．水球呈球形是表面张力作用的结果 B．此时水球内的水分子之间只有引力 C．a内气体的分子平均动能比b的大 D．在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最后水球将呈红色 AD　[液体表面张力是分子间相互作用的结果．就水来说，内部的水分子处于其他水分子的包围之中，各个方向分子的引力会相互抵消．但是表层水分子受到的内部水分子引力远大于外部空气分子的引力．所以，表面的水分子永远受到指向液体内部的力，总是趋向内部移动．这样，液体总是会力图缩小其表面积．而同样体积的物体，球体的表面积最小，所以A项正确；分子之间引力和斥力同时存在，B项错误；温度是衡量分子平均动能的标准，因为两部分气体温度相同，所以气体分子的平均动能相同，C项错误；由于分子的扩散，在水球表面滴一小滴红墨水，若水球未破，最后水球将呈红色，D项正确．] [训练1]　如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把铁丝环在肥皂液里浸一下，使铁丝环上布满肥皂液薄膜．如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜，则棉线圈将成为圆形，主要原因是(　　) A．液体表面层分子间的斥力作用 B．液体表面受重力作用 C．液体表面的张力作用 D．棉线圈的张力作用 C　[由于液体表面层内分子间距离比较大，液体表面张力使得液体表面具有收缩的趋势，故松弛的棉线圈变为圆形，C项正确．] 探究点二　浸润、不浸润及毛细现象 分析以下四个图中，哪几个是浸润现象？ 提示　B、C两个图为浸润现象． 1．浸润和不浸润现象成因分析 (1)固体和液体接触面内分子受力情况：液体和固体接触时，接触面内分子除受液体