第2章 5 液体 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二物理选择性必修第三册（人教版2019，苏京）

DIERZHANG 第二章 5　液体 1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因(重点)。 2.了解浸润和不浸润现象及毛细现象产生的原因(难点)。 3.了解液晶的特点及其应用。 学习目标 2 内容索引 一、液体的表面张力 二、浸润和不浸润 课时对点练 三、液晶 3 一 液体的表面张力 4 如图，早晨草叶上的露珠呈球形，水黾在水上能够静止不动，这两个看上去毫无关联的事情有什么本质上的联系？ 答案　早晨草叶上的露珠呈球形和水黾在水面上能够静止不动，都是由于液体的表面张力的作用。 1.表面层：液体表面跟 接触的薄层，如图所示。 梳理与总结 气体 2.表面张力： (1)定义：使液体表面 的力，叫作液体的表面张力。 (2)方向：总是跟液面 ，且与分界面 。如图所示，在液体表面任意画一条线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。 绷紧 相切 垂直 3.作用效果：使液面具有 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边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。 收缩 1.小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？ 思考与讨论 答案　不同。小昆虫、缝衣针能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。 2.在空间实验室里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？ 答案　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。太空中，物体完全失重，表面张力使液滴呈球形。地面上，表面张力尽管仍然存在。但重力使露珠呈扁平球形。 3.把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝(如图)。这是什么缘故？ 答案　由玻璃熔化变成液体后，其表面受到表面张力的作用，使表面收缩，玻璃管尖端变钝。 　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 例1 √ 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，从而产生表面张力，B正确，A错误； 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。 　 (2023·扬州市高二期中)以下现象中，与表面张力无关的是 A.处于完全失重状态的水银滴呈球形 B.某些小型昆虫可以在水面上行走 C.玻璃管的裂口在火焰上烧熔，它的尖端会变钝 D.湿的衣服很难脱下来 例2 √ 处于完全失重状态下的水银在表面张力的作用下，其表面被绷紧，表面积也将趋于最小，最终呈球形，故A不符合题意； 水在表面张力的作用下形成了一层水膜，当昆虫重力很小时，这层水膜可以支撑昆虫行走，故B不符合题意； 玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，由固态变为液态，在表面张力的作用下会趋于球形，所以尖端会变钝，故C不符合题意； 湿的衣服很难脱下来，是由于衣服变湿后与身体之间的附着力增大的缘故，与表面张力无关，故D符合题意。 二 浸润和不浸润 15 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？ 答案　水可以润湿玻璃，但水不润湿蜡。 1.浸润和不浸润 (1)浸润：一种液体会 某种固体并 在固体的表面上的现象。 (2)不浸润：一种液体不会 某种固体， 在这种固体的表面上的现象。 (3)当液体和与之接触的固体的相互作用力比液体分子之间的相互作用力强时，液体能够浸润固体。反之则形成不浸润现象，表现为液体不浸润固体。 (4)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。 梳理与总结 润湿 附着 润湿 不会附着 2.毛细现象 (1)定义：浸润液体在细管中 的现象，以及不浸润液体在细管中_____的现象。 (2)特点：管的内径越 ，毛细现象越明显。 (3)产生原因： 如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈 ______，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 的力平衡，液面稳定在一定的高度；乙是不浸润情况，管内液面呈 形，合力的作用使液体受到 的力，因而管内液面比管外 。 上升 下降 小 凹形 向上 凸 向下 低 1.如图所示，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里的水分，你知道这是为什么吗？ 思考与讨论 答案　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被蒸发掉。 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？ 答案　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。 　(2023·宿迁市高二期中)将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列各图中可能正确的是 例3 √ 若液体不浸润玻璃时，在玻璃细管内会下降，并形成向上凸起的球面，选项A、C错误； 若液体浸润玻璃时，液体在玻璃细管内会上升，并形成向下凹陷的球面，且细管越细，液柱上升越高，选项B正确，D错误。 三 液晶 22 1.概念：液晶是介于 和 之间的一种物质状态。 2.微观结构：构成液晶的分子为 分子，大多为 ，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互 排列。 3.特点 (1)液晶既具有液体的 ，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。 (2)液晶具有光学上的各向 ，液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质。 固态 液态 有机 棒状 平行 流动性 异性 4.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。 (1)液晶的各种物理性质均表现为各向异性。(　　) (2)液晶具有液体的流动性，液晶的分子排列与液态相同。(　　) (3)液晶是液体和晶体的混合物。(　　) × × × 辨析 　液晶电视逐步走进了千家万户。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不正确的是 A.液晶分子的空间排列是不稳定的，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 例4 √ 液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，分子的排列是不稳定的，故A正确； 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工作的，故C正确，B错误。 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。 四 课时对点练 考点一　液体的表面张力 1.下列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.表面张力是由于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，表面层液体分子作用力表现为斥力而产生 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 基础对点练 √ 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，表面层液体分子作用力表现为引力而产生的，A、D错误； 表面张力能让液面具有收缩趋势，在太空失重环境下，液滴呈球形，B正确； 表面张力方向沿液体表面切线方向，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.下列哪些现象不是由表面张力引起的 A.小缝衣针漂浮在水面上 B.小木船漂浮在水面上 C.荷叶上的小水珠呈球形 D.慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流出来 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因为液体表面张力的存在，缝衣针漂在水面上，故A错误； 木船漂浮在水面是由于水的浮力，不是由表面张力引起的，故B正确； 荷叶上的水珠存在表面张力，它表面的水分子表现为引力，从而使它收缩成一个球形，与表面张力有关，故C错误； 液体存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，故慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高于杯口，水仍不会流出，故D错误。 3.如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下列选项图中的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状。当把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面张力的作用下，棉线将绷紧。因液体表面有面积收缩到最小的趋势，选项D正确。 考点二　浸润、不浸润及毛细现象 4.下列说法中不正确的有 A.因为水银滴在玻璃板上成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体 B.液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同决定的 C.在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容 　器中装有浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定 　会沿器壁流散 D.当A液体和B固体接触时，是发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键决定 　于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力是比液体内的分子对附着层分子 　吸引力大些还是小些 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 浸润与不浸润是由液体和固体共同决定的。液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸润固体附着层面积要收缩；水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，故A错误，B正确。 在处于完全失重状态的人造卫星上，如果液体浸润其器壁，液体和器壁的附着层面积就会扩张，沿着器壁流散，故必须用盖子盖紧，故C正确。 D选项说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理，故D正确。 5.(2022·盐城市高二月考)某同学将一个表面洁净、两端开口的细直玻璃管竖直插入不同液体中，他用放大镜观察，能看到的情景是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 图A中液体与玻璃管表现为不浸润，即附着层内分子间作用力表现为引力，附着层有收缩的趋势，液体表面张力会对管中的液体形成向下的拉力，则管内的液面会稍微低于管外的液面高度，故A错误； 图B中的液体与玻璃管外部表现为不浸润，而在管内部表现为浸润，这是相互矛盾的，故B错误； 图C中液体与玻璃管表现为不浸润，即附着层内分子间引力表现为引力，附着层有收缩的趋势，液体表面张力会对管中的液体形成向下的拉力，则管内的液面会稍微低于管外的液面高度，故C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 图D中的液体与玻璃管表现为浸润，即附着层内分子间引力表现为斥力，附着层有扩展的趋势，此时液体表面张力会对管中的液体形成一个向上的拉力，则管内的液面会稍微高于管外的液面高度，故D错误。 6.(2022·宿迁市高二月考)下列说法正确的是 A.鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——浸润现象 B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧溶后尖端变成球形——表面张力 C.洒落在玻璃表面的小水银滴呈球形——浸润现象 D.布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水——浸润现象 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 鸭子从池塘中出来，羽毛不湿，是不浸润现象，故A错误； 细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形，是表面张力，故B正确； 洒落在玻璃表面的小水银滴呈球形是因为表面张力，故C错误； 布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水，伞与雨水不浸润，但是不漏水的主要原因是表面张力，故D错误。 考点三　液晶 7.液晶在现代生活中扮演着重要的角色，下列对于液晶的认识正确的是 A.液晶态就是固态和液态的混合 B.液晶具有光学各向同性的性质 C.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 D.液晶的光学性质随光照强度的变化而变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 液晶态是介于液态与固态之间的一种物质状态，不是固态和液态的混合，A错误； 液晶既具有液体的流动性，又具有与某些晶体相似的性质，如具有光学各向异性等，B错误； 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，温度、光照、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，故C错误，D正确。 8.(2023·江苏省响水中学高二月考)下列属于液晶分子示意图的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 液晶既像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征。液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态。液晶可以流动，固体不能流动，液晶分子排列和固态分子排列不相同，但液晶不可以像液体一样任意流动，所以和液态分子排列不相同，从图像观察，A、C的图像分子排列整齐，是固体分子排列示意图，D的图像分子排列杂乱无章，是液体分子示意图，显然液晶分子示意图为B图像。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.随着科技的发展，人类对物质的认识不断深入，使很多现象有了较为正确的解释。下列说法不正确的是 A.脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液 B.给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来 　而蒸发掉 C.布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水主要是因为液体存在 　表面张力的作用 D.液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性 √ 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，故A正确； 给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管，使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉，故B正确； 布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是因为液体存在表面张力的作用，故C正确； 液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质又与某些晶体相似，具有各向异性，故D错误。 10.(2022·宿迁市高二期末)关于以下几幅图中现象的分析，下列说法正确的是 A.甲图中水黾停在水面而不沉， 　是浮力作用的结果 B.乙图中将棉线圈中肥皂膜刺破 　后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果 C.丙图中毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不 　是毛细现象 D.丁图中玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是一种浸润 　现象 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因为液体表面张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如，故A错误； 将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 浸润液体情况下容器壁对液体的吸引力较强，附着层内分子密度较大，分子间距较小，故液体分子间作用力表现为斥力，附着层内液面升高，故浸润液体呈凹液面，反之不浸润液体呈凸液面，浸润液体在毛细管中会上升，不浸润液体在毛细管中会下降，都属于毛细现象，故C错误； 玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是表面张力的原因，不是浸润现象，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.(2022·徐州市高二期末)在“天宫课堂”上，王亚平用水在两板之间“搭建了一座桥”，形成了如图所示的“液桥”，关于“液桥”下列说法中正确的是 A.“液桥”的形成与水的表面张力有关，表面张力 　的方向总是垂直于“液桥”表面 B.“液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力， 　使得“液桥”表面有收缩的趋势 C.“液桥”表面层的水分子间距小于“液桥”内部的水分子间距 D.“液桥”实验说明水对板是浸润的，因此水对所有的固体都是浸润的 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 液桥形成的根本原因是水的表面张力的作用，且液体的表面张力在表面层的切面内各个方向都存在，A错误； “液桥”表面层的水分子之间作用力表现为引力，使得“液桥”表面有收缩的趋势，B正确； 液体的表面张力形成的原因是液体表面层分子间的距离大于液体内部分子距离，分子力表现为引力，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因为“液桥”表现为中间细、两头粗的特点，即附着层表现为斥力作用，所以水对板是浸润的，但浸润与不浸润是相对的，同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.(2022·南通市高二期中)合格的医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是 A.图片中的口罩为不合格产品 B.图片中水滴形状的成因与液体表面张力有关 C.图片中水滴与口罩间附着层内水分子比水滴内部分 　子密集 D.该材料对所有的液体都是不浸润的 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据题意合格的一次性医用防护口罩内侧所用材 料对水都是不浸润的，如题图所示水没有浸润到 口罩内侧，所以图片中的口罩为合格产品，故A错误； 由题图知，小水滴为球形是由于液体表面张力造成的，图片中附着层内分子比水的内部稀疏，表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用，故B正确，C错误； 浸润与不浸润现象是相对的，所以该材料不是对所有的液体都是不浸润的，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(2022·江苏省高二期中)某种液体分别滴在甲、乙两种材料表面时状况如图，若在轨运行的空间站中有用乙材料制成的密闭容器，内置一定量的此种液体，则容器内液体(图中阴影区域)的分布情况可能是 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 容器与液体所受万有引力均提供容器与液体做匀速圆周运动的向心力。液体仅受表面张力的作用，使其自由表面收缩到最小状态，液体的自由表面 呈球形；由题图可知液体对于乙材料是不浸润的，容器内液体的分布情况可能是B图中的情况。 $$