第2章 2 液体-【优化探究】2025-2026学年新教材高中物理选择性必修第三册同步导学案配套PPT课件（教科版）

2　液体 第二章　固体、液体和气体 [学习目标]　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(重难点)。2.了解浸润和不浸润现象,理解毛细现象产生的原因(重点)。 课时作业 巩固提升 要点1　表面张力　液体表面张力的微观解释 要点2　 浸润、不浸润和毛细现象 内容索引 要点1　表面张力　液体表面张力的微观解释 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.表面张力 (1)定义:液体表面存在的　　　　叫作表面张力。  (2)作用效果:表面张力使液面具有收缩的趋势,使液面的表面积趋向 　　　　。体积一定的物体,当其形状为　　　　时,表面积最小。  收缩力 最小 球形 2.液体表面张力的微观解释 (1)成因:液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫作　　　　　。表面层里的分子比液体内部　　　　　些,如图所示,表面层里的分子间距r略　　　　　r0,分子间作用力表现为　　　　。  表面层 稀疏 大于 引力 (2)方向:表面张力的方向总是跟液面相切,且与分界面　　　　。如图所示,在液面上任意画一条分界线,则分界线两侧的分子之间就存在着相互作用的　　　　力,宏观表现就是液体的表面张力。  垂直 吸引 3.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、　　　　有关。  温度 [思考与讨论] 如图,早晨草叶上的露珠晶莹剔透,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?仔细观察,露珠的形状并不是标准的球形,而是稍微呈扁形,原因是什么? 提示:早晨草叶上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。露珠的形状呈扁平状,是自身重力的原因。 [典例1]　(2024·四川遂宁高二检测)天宫二号太空授课引人注目,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(　　) 归纳 关键能力 合作探究 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,表层液体分子作用力表现为斥力而产生 [答案]　B [解析]　表面张力是由于液体表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;表面张力方向与液体相切,垂直于分界线,C错误。 归纳总结 表面张力的特点 1.表面张力是液体分子间作用力的宏观表现。 2.表面张力的方向与液面相切,垂直于分界线。 3.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决定。 4.表面张力的作用是使液体表面积有收缩到最小的趋势。 [针对训练] 1.关于液体的表面张力,下列说法正确的是(　　) A.在液体的表面层里,分子比较稀疏,分子间只有引力没有斥力 B.在液体的表面层里,分子比较密集,分子间只有斥力没有引力 C.液体的表面层中斥力大于引力,使得液体的表面收缩到最小,所以露珠呈球形 D.液体的表面层中引力大于斥力,使得液体的表面收缩到最小,所以露珠呈球形 D 解析:液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力,但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0,所以分子引力大于分子斥力,分子力表现为引力,即存在表面张力,表面张力使液体表面有收缩的趋势,所以露珠呈球形,故A、B、C错误,D正确。 2.如图所示,金属框架的A、B间系一个棉线圈,先使框架布满肥皂膜,然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的(　　) 解析:由于液体表面张力的作用,液体表面有收缩到最小的趋势,故C正确。 C 二 要点2　 浸润、不浸润和毛细现象 17 1.浸润、不浸润 (1)定义:液体润湿固体并　　　　在固体表面的现象叫作浸润;液体不湿润固体,也不会附着在固体表面的现象叫作不浸润。  (2)现象:液体与固体浸润时,液面与固体接触的位置向　　　　弯;液体与固体不浸润时,液面与固体接触的位置向　　　　弯。  (3)特点:管的内径越细,浸润时液体所能达到的高度越　　　　。  梳理 必备知识 自主学习 附着 上 下 高 2.毛细现象 (1)定义:浸润液体在细管中　　　　,不浸润液体在细管中　　　　的现象,称为毛细现象。  (2)特点:管的内径越小毛细现象越　　　　。  (3)实例:松土目的是破坏土壤里的　　　　从而保存地下的水分。  上升 下降 明显 毛细管 [思考与讨论] (1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来,可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银,从水中取出的玻璃上会沾上一层水。为什么会出现上述不同的现象呢? (2)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? 提示:(1)水银不浸润玻璃,而水浸润玻璃。 (2)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。 1.浸润和不浸润现象成因分析 (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力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩张的趋势,这时表现为液体浸润固体。 归纳 关键能力 合作探究 (3)不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。 2.毛细现象产生的原因 毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。如图所示,甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为液体的表面张力的作用,液体会受到向上的作用力,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向下的力,因而管内液面比管外低。 [典例2]　(多选)同一种液体,滴在A固体的表面时,出现如图甲所示的情况;当把B毛细管插入这种液体时,液面出现图乙所示的情况。若A固体和B毛细管都很干净,则(　　 ) A.A固体和B毛细管可能是同种材料 B.A固体和B毛细管一定不是同种材料 C.A固体的分子对液体附着层内分子的引力比B毛细管的分子对液体附着层内分子的引力小些 D.液体对B毛细管浸润 BCD [解析]　由题图所示现象可知,该液体对A固体不浸润,对B毛细管浸润,所以A、B一定不是同种材料,A错误,B、D正确;根据浸润与不浸润的特点可知,浸润时,液体内部分子对附着层内分子的引力小于固体分子对其的引力,而不浸润时,液体内部分子对附着层内分子的引力大于固体分子对其的引力,所以A固体的分子对液体附着层内分子的引力比B毛细管的分子对液体附着层内分子的引力小些,C正确。 [针对训练] 3.(多选)把极细的玻璃管插入水与水银中,如图所示,正确表示毛细现象的是(　　) AC 解析:因为水能浸润玻璃,所以管内外均为浸润,选项A正确,B错误;水银不浸润玻璃,选项C正确;选项D中外面浸润,里面不浸润,是不可能的,选项D错误。 4.2022年3月23日,“天宫课堂”第二课开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课,其中有一个实验是王亚平在太空拧毛巾,拧出的水形成一层水膜,附着在手上,像手套一样,晃动也不会掉。关于形成这种现象的原因,下列说法正确的是(　　) A.在空间站水滴不受重力 B.水和手发生浸润现象,且重力影响很小 C.水和手发生不浸润现象,且重力影响很小 D.在空间站中水的表面张力变大,使得水“粘”在手上 B 解析:在空间站水滴仍受重力作用,只是重力用来提供向心力,处于失重状态,故A错误;由题意,拧出的水形成一层水膜,附着在手上,像手套一样,说明水在手表面有扩展趋势,说明水和手发生浸润现象,且重力影响很小,故B正确,C错误;液体水在手表面有扩展趋势,而不是收缩趋势,故不是因为水的表面张力变大的缘故,故D错误。 三 课时作业 巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 [A组　基础巩固练] 1.关于液体表面的特征,下列说法正确的是(　　) A.液体表面层的分子分布比内部密 B.液体有使其体积收缩到最小的趋势 C.液体表面层分子之间只有引力而无斥力 D.液体有使其表面积收缩到最小的趋势 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:液体表面层的分子分布比内部稀疏,故A错误;液体由于表面张力作用,有使其表面积收缩到最小的趋势,故B错误,D正确;液体表面层分子之间既有引力也有斥力,只是由于分子间距离较大,表现为引力,故C错误。 2.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.用扁平的碎瓦片打水漂,可以多次在水面上向前弹跳 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:处于完全失重状态的水银滴呈球形,是表面张力作用的结果,A有关;由于表面张力作用,水面形成一层膜,某些小型昆虫可以在水面上行走,B有关;玻璃管的裂口在火焰上烧熔,在表面张力作用下,表面积有收缩到最小的趋势,它的尖端会变钝,C有关;用扁平的碎瓦片打水漂,可以多次在水面上向前弹跳,不是表面张力现象,D无关。 3.(多选)关于浸润、不浸润及毛细现象,下列说法中正确的是(　　) A.毛巾的一只角浸入水中,水会沿毛巾上升,使毛巾湿润 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AB 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:毛巾内有很多细小的缝隙,将毛巾的一只角浸入水中,水会沿毛巾上升使毛巾湿润,是毛细现象,故A正确;在内径小的容器里,如果液体能浸润器壁,液面成凹形,且液体在容器内上升,如果液体不能浸润器壁,液面成凸形,故B正确;如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱,就会形成不浸润现象,故C错误;内径不同的几支细玻璃管,管内水柱的高度不同,管越细,水柱高度越高,毛细现象越明显,故D错误。 4.(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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 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。 5.(多选)若液体对某种固体是浸润的,当液体装在由这种固体物质做成的细管中时,下列说法正确的是(　 　) A.附着层分子密度大于液体内分子的密度 B.附着层分子的作用力表现为引力 C.管中的液面一定是凹形的 D.液体跟固体接触的面积有扩大的趋势 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ACD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:由题知,发生浸润现象,这时固体分子与液体分子间的引力大于液体内部分子间的作用力,造成附着层内分子的分布比液体内部密,附着层内分子间的作用力表现为排斥力,使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势,故选项A、C、D正确。 6.(多选)将不同材料做成的两根内径相同的细管A和B插入同一种液体中,A管内的液面比管外液面高,B管内的液面比管外液面低,那么(　　) A.该液体对A管壁是浸润的,对B管壁是不浸润的 B.该液体对B管壁是浸润的,对A管壁是不浸润的 C.A管内发生的是毛细现象,B管内发生的不是毛细现象 D.A管和B管发生的都是毛细现象 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:如果液体浸润管壁,管内液面高于管外液面;如果液体不浸润管壁,管内液面低于管外液面,这种现象叫作毛细现象,故该液体对A管壁是浸润的,对B管壁是不浸润的,故A正确,B错误;A管内的液面比管外液面高,B管内的液面比管外液面低都是由于毛细现象而产生的,故C错误,D正确。 7.(多选)下列说法中正确的有(　 　) 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,关键取决于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A液体分子吸引力大些还是小些 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 BCD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析: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。 8.(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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 AD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:先把棉线拴在铁丝环上,再把环在肥皂液里浸一下,使环上布满肥皂液薄膜。膜中分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力,所以产生收缩效果。若用烧热的针刺破A侧的薄膜,B侧的水膜具有收缩趋势,能使其面积最小,故D正确;若用烧热的针刺破B侧的薄膜,A侧的水膜具有收缩的趋势,使其面积最小,故A正确。 [B组　综合强化练] 9.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:鸭子从池塘中出来,羽毛不湿,是不浸润现象,故A错误;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不浸润,故B错误;小昆虫能在水面上自由走动正是由于表面张力的作用,故C错误;农田里如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,这是为了破坏毛细管使地下水不容易上升,故D正确。 10.(多选)2023年9月21日下午,“天宫课堂”第四课航天员进行太空科普授课,航天员们在空间站进行一场“乒乓球友谊赛”,使用普通球拍时,水球被粘在球拍上;而使用毛巾加工成的球拍,水球不仅没有被吸收,反而弹开了。下列描述正确的是(　　 ) A.水球形成球形是因为水具有表面张力 B.水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于 水是浸润的 C.毛巾的表面布满了疏水的微线毛,对于水是不浸润的 D.用毛巾加工成的球拍打水球的力大于水球对球拍的力使水球弹开 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 ABC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:在完全失重的状态下,因为水具有表面张力的作用从而使得水球形成球形,故A正确;水球被粘在球拍上是因为拍子表面对于水是浸润的,故B正确;毛巾的表面布满了疏水的微线毛,是因为其对于水是不浸润的,故C正确;根据牛顿第三定律可知,用毛巾加工成的球拍打水球的力等于水球对球拍的力,故D错误。 11.合格的一次性医用外科口罩内侧所用材料对水都是不浸润的,如图为水滴在一次性医用外科口罩内侧的照片,对此,以下说法正确的是(　　) A.照片中的口罩和水滴发生了浸润现象 B.照片中水滴表面层分子比水滴的内部分子密集 C.照片中水滴呈扁球状是液体表面张力和重力 共同作用的结果 D.水对所有材料都是不浸润的 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:合格的一次性医用外科口罩内侧所用材料对水都是不浸润的,照片中的口罩和水滴发生了不浸润现象,A错误;照片中水滴为扁球状,水滴表面层分子比水的内部分子间距大,分子之间的作用力表现为引力,使水滴表面有收缩的趋势,则照片中水滴表面层分子应比水滴的内部分子稀疏,B错误;照片中水滴呈扁球状是液体表面张力和重力共同作用的结果,C正确;水不是对所有材料都是不浸润的,比如水可以浸润玻璃,D错误。 12.如图所示,水平放置在水中的玻璃板,用弹簧秤拴着从容器底部缓慢向上拉出水面,则弹簧秤读数最大的时候玻璃板在(　　) A.容器底部　　　　　　 B.水中 C.水的表面 D.空中 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:当玻璃板在底部时,由平衡条件得F弹+F浮+F支=G,可知弹力小于重力;当玻璃板在水中且没有接触杯底时,由平衡条件得F弹+F浮=G,可知弹力小于重力;当玻璃板刚好要离开水面时,设玻璃板与水分子之间的吸引力为F分,F弹=G+F分,可知弹力大于重力;当玻璃板在空中时,弹力等于重力。故A、B、D错误,C正确。 [C组　培优选做练] 13.用纸折一只小船静放水面,在船尾P附近沾一点洗洁精,小船会自动加速前进一小段距离,如图甲。现将两纸片a和b对称静放在水盆中的水面中心O两侧,如图乙,则(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 A.小船自动加速前进是因为加入洗洁精后表面张力变大了 B.小船自动加速前进是因为水的表面张力做功 C.若在O处滴入少量洗洁精,纸片a和b会绕O点做匀速圆周运动 D.若在O处滴入少量洗洁精,纸片a和b会立即向O点运动 答案:B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 解析:在船尾沾一点洗洁精,该处水的表面张力变小,与小船另一侧的水面张力不一样大,故小船会移动,表面张力做功,A错误,B正确;若在O处滴入少量洗洁精,纸片a和b会向远离O点的方向运动,C、D错误。 $$