2.4 液体的表面张力（课件）高二物理

液体的宏观性质: 与固体一样具有一定的体积，不易压缩。 像气体一样没有固定的形状，具有流动性。 液体表现出各向同性。 液体扩散比固体扩散快。 一. 液体的表面张力: 形成原因 液体表面层（液体跟气体接触表面存在的一个薄层）分子比内层分子稀疏，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，表面层分子的势能比内部的大。 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 为什么水黾 (mǐn)可以 在水面上行走呢？ 为什么绿叶上的水珠、肥皂泡是球状呢？ 例1．下列关于液体表面张力的说法中，正确的是(　　) A．液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密集些 B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子力表现为引力，产生表面张力 C．液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因 D．液体表面张力的方向指向液体内部，使液体表面有收缩趋势 B 例2.(多选)把一条细棉线的两端系在铁丝环上，棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里，拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜，这时薄膜上的棉线仍是松弛的，如图所示。用烧热的针刺破某侧的薄膜，观察到棉线的形状，图中所标的箭头方向合理的是(　　) AD 例3．天宫课堂中，航天员王亚平先做了一个水球，然后她将女儿用纸做的小花轻轻放在水球表面，纸花迅速绽放。纸花绽放的原因是（　　） A.水球表面分子力表现为引力 B.水球表面分子力表现为斥力 C.纸花分子间分子力表现为引力 D.纸花分子间分子力表现为斥力 A 例4．(多选)关于液体表面张力，下列说法中正确的有(　　) 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平行 BD 例5．洗涤剂能除去衣服上的污垢，其原因是(　　) A．降低了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间 B．增加了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间 C．洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中 D．洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离衣物表面 A 1.附着层：当液体与固体接触时，在接触处形成一个液体薄层，这个液体薄层叫做附着层。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。 附着层分子的密度？ 更 密 分子间距离？ r<r0表现为斥力 附着层有扩展的趋势 液体分子引力 固体分 子引力 附着层 附着层：液体和固体接触位置形成的液体薄膜 液体会润湿某种固体并附着在固体表面，这种现象叫浸润 附着层 液体分子引力 固体分 子引力 附着层分子的密度？ 更 疏 分子间距离？ r<r0表现为引力 附着层有收缩的趋势 液体不会润湿某种固体也不会附着在固体表面，这种现象叫不浸润 2.浸润：液体与固体的接触面有扩张的趋势，液体会附着在固体的表面上的现象。 形成原因：附着层里的液体分子受到的固体分子的吸引力比较强，附着层里的液体分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体分子间相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，表现为液体浸润固体。 3.不浸润：液体与固体的接触面有收缩的趋势，液体不会附着在这种固体的表面上的现象。 形成原因：附着层里的液体分子受到的固体分子的吸引力比较弱，附着层里的液体分子就比液体内部疏，在附着层里就出现液体分子间相互吸引的力，跟表面张力相似，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，表现为液体不浸润固体。 浸润、不浸润现象有关应用 脱脂棉球 油脂涂到羽毛上 用墨水写字 毛巾可吸水 荷叶/防水布料（雨衣、雨伞等） 浸润 不浸润 浸润 浸润 不浸润 同一种液体，对有些固体浸润，对有些固体不浸润，同一种固体，可以被某些液体浸润，也可以不被另一些液体浸润，也就是说，一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关． 例如：水可以浸润玻璃，但不能浸润蜂蜡； 水银可以浸润铅和锌，但不浸润玻璃。 所以，一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关。一般来说，化学性质相近的液体和固体之间可以浸润。而性质相差较大的就不浸润。 一般情况下，气体分子排列比液体疏，液体分子排列比固体疏，但水银分子排列比一般固体如玻璃密。 分析表面张力及浸润与不浸润要注意： 近疏者疏，疏则吸引，吸引则缩小; 近密者密，密则排斥，排斥则扩展。 如，表面层的液体分子与气体接触，气体分子排列比液体疏，即为“近疏者疏”，疏则分子间距离大，表现为引力，相互吸引，表面层缩小。 不浸润 表面张力 浸润 表面张力、浸润、不浸润的微观分子作用力分析： 1.以液体的外层分子为研究对象 2.当液体外层接触的是气体时，称之为表面层，同时受到内部分子的吸引力（内聚力）和外部气体分子的作用力（可认为是零） 表面层分子表现为引力，此时液体的表面层如同一张绷紧的膜， 宏观上表现为收缩至表面积最小。 3.当液体外层接触的是固体时，称之为附着层，同时受到内部分子的吸引力（内聚力）和外部固体分子的吸引力（吸附力）： ①如果内聚力大于附着力,附着层分子表现为引力，有收缩的趋势，宏观上表现为液体不浸润固体。 ②如果内聚力小于附着力,附着层分子表现为斥力，有扩展的趋势，宏观上表现为液体浸润固体。 水银在玻璃试管里 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，叫做毛细现象 水在玻璃试管里 浸润 不浸润 毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大。 当管中液体上升到一定高度时，管内高为h的液体所受重力与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。 mg 由于液体浸润管壁，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。 ①液体浸润管壁 F F 毛细现象的产生原因: F压力差 ②液体不浸润管壁 F F 由于液体不浸润管壁，液面弯曲。液体表面张力形成向下的拉力，这个力使管中液体向下运动。 当管中液体下降到一定深度时，管内外高度差为h，管内外的压力差与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。 毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大。 毛细现象的产生原因 4.毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，不浸润液在细管中下降的现象．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，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为水的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到一向下的力，因而管内液面比管外低。 对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高． 生活中的毛细现象 酒精灯 农民锄地 墨汁上升 毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常见的毛细现象．在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，起着毛细管作用． 例6．(多选)下列有关浸润和不浸润现象的解释正确的是( 　　) A．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线是浸润物体 B．单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杆上涂镁粉，是因为水对镁粉是浸润物体 C．水银气压计中，水银在玻璃管中上升，是由于水银对玻璃是浸润物体 D．酒精灯的灯芯经常用棉线做成，因为酒精对棉线是浸润物体 ABD 例7.(多选)对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图所示，对此有下列几种解释，其中正确的是(　 ) A．Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏 B．Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密 C．Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密 D．Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏 ACD 例8.(多选)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，能正确表示毛细现象的是(　　) AC 例9.(多选)关于液体,下列说法正确的是(　 　) A.水是浸润液体,水银是不浸润液体 B.草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的 C.粉笔能把纸上的墨水吸干是毛细现象 D.液体表面层的分子间隙稍大于液体内部分子间隙 BCD 例10.关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是(　　) A．水银是浸润液体，水是不浸润液体 B．在内径小的容器里，如果液体能浸润容器壁，则液面成凹形，且液体在容器内上升 C．如果固体分子对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象 D．两端开口、内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中，管内水柱高度相同 B 例11.以下与液体有关的自然现象中，对其物理分析正确的是(　　) A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿，这属于毛细现象 B．唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”一句，诗中荷叶和露水表现为浸润 C．小昆虫能在水面上自由走动与表面张力无关 D．保存地下的水分要把地面的土壤锄松，这是为了破坏土壤中的毛细管 D 例12．(多选)下列说法正确的是(　　 ) A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面．这是由于水表面存在表面张力的缘故 B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能．这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故 C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形．这是表面张力作用的结果 D．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关 E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开．这是由于水膜具有表面张力的缘故 ACD Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.10 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.53 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.46 $$