2.液体-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

2．液体 【素养目标】　1.了解液体的表面张力，能从分子动理论的角度解释表面张力形成的原因，提升分析解释的能力。2.能解释浸润和不浸润产生的原因，知道物质的宏观性质是由其微观结构决定的，从微观角度解释宏观现象，提升关联整合的能力。3.知道毛细现象产生的原因及其特点，了解毛细现象的应用，提升迁移应用的能力。 知识点一　表面张力及其微观解释 [情境导学]　小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上道理相同吗？ 提示：不同。小昆虫、缝衣针能浮在水面上不下沉是液体表面张力在起作用。小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果。 (阅读教材P34－P36完成下列填空) 1．表面张力 (1)定义：液体表面存在的使液体表面收缩的力。 (2)作用：使液体的表面积趋向最小。 2．液体表面张力的微观解释 (1)表面层：液体跟气体接触的表面存在的一个薄层。 (2)微观解释：表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的相互作用表现为引力。 [问题探究]　(1)把一根棉线的两端分别系在铁丝环的两侧，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)。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)，由此说明表面张力有什么作用效果？ (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弛的(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。 如图己为我国航天员王亚平太空授课时的水球实验，如图庚为挂在草叶上的水珠成球形。(根据数学知识可知：在周长一定时，圆形的面积最大；在体积相同的条件下，球体的表面积最小。)图戊、图己、图庚进一步说明了表面张力有什么作用效果？ 提示：(1)使液体表面具有收缩的趋势。 (2)使液体表面积收缩到最小的趋势。 学生用书↓第33页 (2023·四川遂宁期末)太空授课活动引人注目，航天员们通过实验，展示了失重环境下许多神奇现象，其中的“液桥”现象，让我们认识了表面张力的魅力。下面关于表面张力的说法正确的是(　　) A．表面张力是液体内部分子间作用力引起的 B．表面张力能让液面具有收缩的趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形 C．表面张力方向与液体表面垂直且向上 D．表面张力是由液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，且小于分子平衡距离，表面层液体分子间作用力表现为斥力产生的 答案：B 解析：表面张力是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，且大于分子平衡距离，表面层液体分子间作用力表现为引力产生的，A、D错误；表面张力能让液面具有收缩的趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形，B正确；表面张力方向与液体表面相切，且与分界线垂直，C错误。 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，液体表面层里的分子分布比内部稀疏。 (2)分子力的特点：液体内部分子间引力、斥力大小基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力。 (3)表面张力是液体分子间作用力的宏观表现。 2．表面张力的特点 (1)表面张力的大小由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素来决定。 (2)表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的分界线。 3．表面张力的作用 表面张力使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小。而在体积相同的条件下，球体的表面积最小。 针对练1.(多选)(2022·北京市高二期末)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有(　　) A．水黾(一种昆虫)可以停在水面上 B．叶面上的露珠呈球形 C．滴入水中的红墨水很快散开 D．悬浮在水中的花粉做无规则运动 答案：AB 解析：由于表面张力的存在，使得液体表面如同一张绷紧的膜，富有弹性且具有使液体表面收缩到最小的趋势，水黾可以停在水面上，叶面上的露珠呈球形都是由于存在表面张力，故选项A、B正确；滴入水中的红墨水很快散开、悬浮在水中的花粉做无规则运动是由于水分子在做无规则运动，故选项C、D错误。 针对练2.液体表面具有收缩趋势的原因是(　　) A．液体可以流动 B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离 C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 D．与液面接触的容器壁的分子对液体表面层分子有吸引力 答案：C 解析：液体表面层分子比较稀疏，分子间的距离大于平衡距离r0，液体表面层分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故C正确，A、B错误；液体表面张力与器壁对分子的作用力无关，故D错误。 知识点二　毛细现象 [情境导学]　将水和水银分别滴在玻璃上，会有什么不同？你知道这分别是什么物理现象吗？ 提示：水滴在玻璃上，水会逐渐散开附着在玻璃上，这是浸润现象；水银滴在玻璃上，水银会聚成球形，在玻璃上滚动，这是不浸润现象。 (阅读教材P36－P38完成下列填空) 1．浸润、不浸润：液体会润湿固体并附着在固体表面的现象叫作浸润；液体不会湿润固体，也不会附着在固体表面的现象叫作不浸润。 2．毛细现象 (1)定义：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降的现象。 (2)特点：管的内径越小，管内外液面的高度差越大。 [问题探究]　水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，水和水银在毛细玻璃管中将产生上升或下降的现象，现把不同粗细的三根毛细管分别插入水和水银中，如图所示。 学生用书↓第34页 回答下列问题： (1)在图中选出插入水和水银中对应正确的情景。 (2)液面在毛细管中上升的原因是什么？此时液面是凹面还是凸面？ (3)液面在毛细管中下降的原因是什么？此时液面是凹面还是凸面？ 提示：(1)插入水中对应情景A，插入水银中对应情景D。 (2)液面在毛细管中上升是由于水和玻璃是浸润的，玻璃分子对水分子的引力大于水分子间的作用力，使附着层水分子沿管壁上升，形成凹液面。 (3)液面在毛细管中下降是由于水银与玻璃不浸润，水银分子间的引力大于玻璃分子对水银分子的作用力，使水银分子有聚集的效果，形成凸面产生向下的压力，使液面下降。 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(　　) ①Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏　②Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密　③Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密　④Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏 A．只有①对 B．只有①③④对 C．只有③④对 D．全对 答案：B 解析：无论是否浸润，由于蒸发现象，表面层分子的分布一定比液体内部疏，故①正确，②错误。液体浸润固体时，固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子间的作用力，附着层分子比液体内部密；液体不浸润固体时，附着层分子比液体内部疏，由题图可知，题图Ⅰ、Ⅱ分别为浸润、不浸润，则③、④正确。故选B。 1．浸润和不浸润现象成因的分析 (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：当固体分子吸引力大于液体内部分子间作用力时，附着层内的液体分子比液体内部分子稠密，分子间作用力表现为斥力，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：当固体分子吸引力小于液体内部分子间作用力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，分子间作用力表现为引力，具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。 2．毛细现象 项目 浸润 不浸润 现象 液体在毛细管中上升 液体在毛细管中下降 举例 特点 对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越小，毛细管内外液面差越大 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。如图甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，因而管内液面要比管外高；如图乙是不浸润情况，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。 学生用书↓第35页 针对练1.下列现象属于浸润现象的是(　　) A．内径很小的玻璃管竖直插在水银槽内，细管内的水银面比外面槽里的水银面低 B．洒在玻璃板上的水滴会向四周扩展 C．少量的油在汤里形成小油珠 D．少量的水洒在蜡纸上，呈球形水珠 答案：B 解析：细管内的水银面比外面槽里的水银面低，水银不浸润玻璃；洒在玻璃板上的水滴会向四周扩散，属于浸润现象；浸润现象是固体和液体之间发生的现象，故C不是浸润现象；少量的水洒在蜡纸上，呈球形水珠，是不浸润现象。故选B。 针对练2.下列对浸润与不浸润现象的认识正确的是(　　) A．水是浸润液体，水银是不浸润液体 B．浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏 C．不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强 D．不浸润现象中，附着层里分子间表现出吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力 答案：D 解析：一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质均有关，不能说哪种液体是浸润液体或不浸润液体，A错误；在浸润现象中，附着层内分子受到固体分子的吸引力较液体内部分子的吸引力大，分子分布比液体内部更密，因而在附着层里液体分子间表现出排斥力，附着层有扩展的趋势；在不浸润现象中，附着层内分子受到固体分子的吸引力较液体内部分子的吸引力小，分子分布比液体内部更疏，因而在附着层里液体分子间表现出吸引力，附着层具有收缩的趋势，B、C错误，D正确。 1．下列现象中哪个不是由表面张力引起的(　　) A．布伞有孔，但不漏水 B．木块漂浮在水面上 C．草叶上的露珠呈球形 D．玻璃细杆顶端被烧熔后变成圆形 答案：B 解析：木块漂浮在水面上是木块受到液体的浮力的作用，不是由表面张力引起的；A、C、D选项中的现象都是表面张力的缘故。故选B。 2．(多选)下列情况属于毛细现象的是(　　) A．墨水瓶被打翻了，用粉笔可以把墨水吸干 B．洗头的时候，头发聚在一起 C．植物根部的养分，能升到植物的上部 D．自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了 答案：AC 解析：墨水瓶被打翻了，用粉笔可以把墨水吸干，属于毛细现象，选项A正确；洗头的时候，头发聚在一起，是表面张力的作用，选项B错误；植物根部的养分，能升到植物的上部，是毛细现象，选项C正确；自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了，这是大气压的作用，选项D错误。 3．两端开口、粗细相同的洁净玻璃管A和塑料管B竖直插入水中，管中液面的高度如图所示，则(　　) A．A中是毛细现象，B中不是毛细现象 B．A中是不浸润现象，B中是浸润现象 C．B管壁附近水分子间的作用力表现为引力 D．只减小两管的直径，管中的液面均上升 答案：C 解析：浸润液体在细管中上升和不浸润液体在细管中下降的现象都是毛细现象，A、B错误；B管壁附近水分子间距大，表现为引力，C正确；细管越细，毛细现象越明显，只减小两管的直径，A管液面上升，B管液面下降，D错误。 4．2022年3月23日，航天员王亚平在空间站核心舱演示太空液桥实验。在两块小塑料板上分别挤上些许水，形成了两个小水球，而后两塑料板轻轻靠近，两个小水球就融为一体并在两塑料板间形成一个数厘米长的液体小“桥”。下列说法正确的是(　　) A．日常生活中地球上不可能有“水桥”现象 B．液体表面张力是液体所有分子间相互吸引作用力的宏观体现 C．液体表面张力有使液体表面积缩小的趋势，使分子势能趋于最小 D．在空间站核心舱内微重力环境下，液体的表面张力比在地面上更大 答案：C 解析：“水桥”形成的根本原因是水的表面张力的作用，在地球上也可以有“水桥”现象，只是因为重力使得“桥”较短，A错误；液体表面张力是液体表面层分子间相互吸引作用力的宏观体现，B错误；液体表面张力有使液体表面积缩小的趋势，使分子势能趋于最小，C正确；液体表面张力的大小取决于液体表面层内分子间的间距，与重力大小无关，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$