15 第2章 第5节 液体-【正禾一本通】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（人教版2019）

第5节　液体 【课标解读】　1.了解液体的表面张力现象，理解液体表面张力产生的原因。 2．了解浸润和不浸润现象，知道毛细现象产生的原因。 3．了解液晶的特点及其应用。 探究点一　液体的表面张力　　　　　　　　　 如图所示，早晨草叶上的露珠为什么呈球形？水黾为什么能停留在水面上？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：露珠呈球形和水黾能停留在水面上，都是由于液体表面张力的作用。 1．表面层：液体表面跟气体接触的薄层，如图所示。 2．表面张力 (1)定义：使液体表面绷紧的力，叫作液体的表面张力。 (2)方向：总是跟液面相切，且与分界面垂直。如图所示，在液体表面任意画一条分界线MN，MN两侧的液体之间的引力方向如图所示。 (3)成因：液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，该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。 3．作用效果：使液面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小。 4．影响因素：表面张力的大小除了跟分界线的长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。 【基点辨析】 1. 判断下列说法的正误 (1)液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。(√) (2)液体表面层分子间的作用力表现为斥力。(×) (3)液体表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直。(√) 2．如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂水里浸一下，使环上布满肥皂液的薄膜。如果用热针刺破棉线圈里的薄膜，则棉线圈将成为什么形状？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：圆形 对液体表面张力的理解 (1)表面张力是液体分子间作用力的宏观表现。 液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间作用力表现为引力，这种引力使液面产生了表面张力，液体表面好像一层绷紧的膜。 (2)不管液面是平面还是曲面，液体表面张力的方向总是与液面相切，且垂直于液面的分界线。 (3)表面张力使液体表面具有收缩的趋势，且使液体表面积趋于最小。 【典例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，分子间作用力表现为引力，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 解析：选B。液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，分子间作用力表现为引力，从而产生表面张力，A错误，B正确；液体表面层分子间既有引力又有斥力，但引力大于斥力，从而表现为引力，C错误；液体表面张力的方向总是跟液面相切，D错误。 【针对训练1】 (多选)下列现象中，哪些是液体的表面张力造成的(　　 ) A．两滴水银相接触，立即会合并到一起 B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形 C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿 D．水珠在荷叶上呈球形 解析：选ABD。两滴水银相接触，立即会合并到一起，是表面张力的原因，A正确；熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形，是因为表面张力使液体表面具有收缩的趋势，B正确；用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿，跟各种模型有关，不是表面张力造成的，C错误；水珠在荷叶上呈球形，是因为表面张力使液体表面具有收缩的趋势，D正确。 探究点二　浸润和不浸润 如图所示，将水滴在洁净的玻璃板上，水逐渐散开并附着在玻璃板上；将水滴在涂了蜡的玻璃板上，水滴可以在蜡面上滚来滚去，而不能附着在蜡面上。这说明了什么？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：水可以润湿玻璃，但水不能润湿蜡。 1．浸润和不浸润 (1)浸润：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。 (2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。 (3)微观原因：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，液体则不浸润固体。 (4)影响因素：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。如水银不浸润玻璃，但浸润铅。 2．毛细现象 (1)定义：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)特点：管的内径越小，毛细现象越明显。 (3)产生原因： ①如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，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。②乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，合力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低。 【基点辨析】 1．判断下列说法的正误 (1)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，液体不浸润固体。(×) (2)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)用磙子压紧土壤可以破坏土壤里的毛细管，从而保存地下的水分。(×) 2．要想把凝固在衣料上的蜡迹去掉，可以把两层棉纸分别放在蜡迹处衣服的上面和下面，然后用热熨斗在棉纸上来回烫熨。为什么这样做可以去掉衣料上的蜡迹？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：因为放在衣料上的吸附性极好的纸内有许多细小的孔道起着毛细管的作用，当蜡或油脂受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就被纸吸掉了。 对浸润和不浸润及毛细现象的理解 (1)液体能否浸润固体，取决于液体和固体之间的作用力与液体分子之间的作用力的强弱关系。 (2)一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关，即浸润和不浸润是相对的。 (3)毛细现象的产生与浸润现象、表面张力等都有关系。浸润时，管内液面呈凹形，管内液面要比管外高；不浸润时，管内液面呈凸形，管内液面要比管外低。 【典例2】 (2024·黑龙江哈尔滨检测)关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是(　　 ) A．水是浸润液体，水银是不浸润液体 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 解析：选B。浸润与不浸润是相对的，水银不浸润玻璃，但浸润铅；水浸润玻璃，但不浸润蜡，故A错误。根据浸润现象可知，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，故B正确。当液体和与之接触的固体之间的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，才会形成浸润现象，故C错误。根据毛细现象可知，内径不同的细玻璃管竖直插入水中时，管内水柱高度不同，内径越小，水柱越高，故D错误。 【针对训练2】 (多选)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，正确的现象应是(　　 ) 解析：选AD。在毛细现象中，浸润液体在细管中会上升，不浸润液体在细管中会下降，且管子越细，毛细现象越明显，故A、D正确，B、C错误。 探究点三　液晶 液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。液晶显示器利用了液晶的什么物理性质？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：利用了液晶分子排列的方向变化和对电场的响应。 1．液晶的微观结构 构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状；分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。 2．液晶的物理特性 (1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态，既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。 (2)有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。 (3)分子取向排列的液晶具有光学各向异性，具体地说，沿分子长轴方向上的折射率不同于沿短轴的。 3．液晶的应用 (1)液晶显示器：用于电子手表、电子计算器、电脑等。 (2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度。 (3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用。 【基点辨析】 1．判断下列说法的正误 (1)液晶是一种液体，具有液体的流动性。(×) (2)液晶是一种固体，具有光学各向异性。(×) (3)有些物质在特定的温度范围之内才具有液晶态。(√) (4)液晶显示器中液晶分子的排列情况与外加电场有关。(√) 2．下列属于液晶态的分子示意图的是。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 提示：B 【典例3】 关于液晶，下列说法中正确的是(　　 ) A．液晶是液体和晶体的混合物 B．所有物质都具有液晶态 C．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性 D．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，本身能够发光 解析：选C。液晶是介于液态与固态之间的一种物质状态，并不是液体和晶体的混合物，A错误；并不是所有物质都具有液晶态，通常棒状分子、碟状分子和平板状分子组成的物质容易具有液晶态，B错误；液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，C正确；液晶在外加电压的影响下并不发光，而是由于液晶通电时，分子排列变得有秩序，使光线容易通过，D错误。 【针对训练3】 (多选)液晶电视的关键部件是液晶层，下列关于液晶层工作原理的说法正确的是(　　 ) A．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 B．液晶的光学性质随温度的变化而变化 C．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 D．利用液晶对光具有各向异性的特点 解析：选CD。液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，故A错误。外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质。液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，故B错误，C正确。液晶显示器就是利用液晶对光具有各向异性的特点，故D正确。 　　“完全失重状态”下液滴的形状 如图所示，把橄榄油滴入水和酒精的混合液里，当混合液的密度与橄榄油的密度相同时，油滴受到的重力和浮力等大、反向，好像处于“完全失重状态”，在表面张力的作用下收缩成球状(表面积最小)悬浮在混合液内。 学科网（北京）股份有限公司 $$