第2章 5 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（人教版）

5　液体 第二章　气体、固体和液体 [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。 课时作业 巩固提升 要点1　液体的表面张力 要点2　浸润和不浸润 要点3　液晶 内容索引 要点1　液体的表面张力 一 4 梳理 必备知识 自主学习 1.表面层:液体表面有一层跟　　　接触的薄层。在液体内部,分子间平均距离r略　　　r0,分子间的作用力表现为　　　;在表面层,分子比较稀疏,分子间距离r略　　　r0,分子间的作用力表现为　　　。  2.表面张力:由于液体表面层分子分布比较　　　,分子间的作用力表现为相互　　　而使液体表面绷紧的力。  气体 小于 斥力 大于 引力 稀疏 吸引 3.方向:总是跟液面　　　,且与分界线　　　,如果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。  4.作用效果:使液面具有　　　的趋势。  相切 垂直 收缩 [思考与讨论] (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? (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? 提示:(1)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)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。 1.液体表面张力的成因分析 液体表面层分子比较稀疏,分子间作用力表现为引力,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。 归纳 关键能力 合作探究 2.表面张力及其作用 (1)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,球形的表面积最小。例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形)。 (2)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。 [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,使液体表面有收缩的趋势 B [解析]　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。 [例2]　“天宫课堂”中,王亚平将分别挤有水球的两块板慢慢靠近,直到两个水球融合在一起,再把两板慢慢拉开,水在两块板间形成了一座“水桥”。与“水桥”形成主要原因不相同的现象是(　　) A.水黾可停在水面上 B.空间站里折纸在水膜中逐渐展开 C.荷叶上的露珠成扁平球形 D.涂在玻璃上的石蜡熔化呈圆形 D [解析]　水黾可停在水面上,空间站中折纸在水膜中逐渐展开,荷叶上的露珠成扁平球形与“水桥”形成原因相同,都是由于水的表面张力;涂在玻璃上的石蜡熔化呈圆形是因为玻璃导热的各向同性。故选D。 名师点评 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来决定。 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,使得液体的表面有收缩到最小的趋势,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.下列现象中,能说明液体存在表面张力的有(　　) A.一块泡沫漂在水面上 B.下雨天布制的伞不漏雨水 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 B 解析:一块泡沫漂在水面上,是因为泡沫的密度小于水的密度,水对泡沫的浮力等于泡沫的重力,与液体的表面张力无关,故A错误;由于雨水表面存在表面张力,虽然布伞有孔,但不漏水,与表面张力有关,B正确;滴入水中的红墨水很快散开是扩散现象,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。 二 要点2　浸润和不浸润 20 1.浸润和不浸润 (1)浸润:一种液体会　　　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,也就不会　　　在这种固体的表面,这种现象叫作不浸润。  梳理 必备知识 自主学习 润湿 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,称为毛细现象。  (2)特点:管的内径越细,管内外液面的高度差越　　。  (3)实例:松土的目的是破坏土壤里的　　　　从而保存地下的水分。  上升 下降 大 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(固体和液体的接触面)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:当固体分子对附着层内分子的吸引力大于液体分子对附着层内分子的吸引力时,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,液体在玻璃管中,液面向上弯。 归纳 关键能力 合作探究 (3)不浸润的成因:当固体分子对附着层内分子的吸引力小于液体内部分子对附着层内分子的吸引力时,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,液体在玻璃管中,液面向下弯。 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。 [例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。 名师点评 液体在细管中上升或下降的判断方法 1.在毛细现象中,若液体与管浸润,则管壁给液体向上的拉力,使靠近管壁处的液体上升,液面下凹。 2.若液体不浸润管,表面张力使液体受到向下的拉力,使靠近管壁处的液体下降,液面上凸。 [例4]　如图所示,水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,附着在玻璃上;在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层。下列说法正确的是(　　) A.水不浸润石蜡仅由石蜡的性质决定,与水的性质无关 B.石蜡上的水有表面张力,玻璃面上的水没有表面张力 C.蜡面上水分子间作用力表现为引力 D.水与玻璃的相互作用比水分子间的相互作用弱 [答案]　C [解析]　液体能否浸润固体,取决于两者的性质,而不单纯由液体或固体单方面的性质决定,故A错误。水滴在洁净的玻璃面上扩展形成薄层,是浸润现象,说明水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强,玻璃面上的水存在表面张力;水在蜡面上可来回滚动而不会扩展成薄层,是不浸润现象,水在蜡面上不浸润,水分子间作用力表现为引力,故B、D错误,C正确。 [针对训练]　3.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引力;浸润现象中,附着层里分子间表现出斥力 D 解析:同一种液体是浸润液体还是不浸润液体是相对的,水对玻璃来说是浸润液体,对蜂蜡来说是不浸润液体,水银对玻璃来说是不浸润液体,对铅来说是浸润液体,故A错误;在浸润现象中,附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力大,分子分布比液体内部更密,因而在附着层里液体分子力表现为斥力,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吸引力较液体内部分子吸引力小,分子分布比液体内部稀疏,因而在附着层里液体分子力表现为引力,附着层具有收缩的趋势,故B、C错误,D正确。 4.(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。 三 要点3　液晶 38 1.液晶的概念:像液体一样具有　　　性,其光学性质与某些晶体相似,具有　　　　　的化合物,称为液晶。  2.液晶分子的排列特点 从某个方向上看液晶分子排列比较整齐,但从另一个方向看,液晶分子的排列是杂乱无章的。 梳理 必备知识 自主学习 流动 各向异性 1.液晶的特点 (1)液晶具有流动性,具有液体的特点。 (2)液晶在不同方向上光学性质不同。 (3)在不同方向上液晶分子的排列情况不同。 (4)液晶受到外界影响时,物理性质会发生明显的变化。 归纳 关键能力 合作探究 2.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。 [例5]　关于液晶,下列说法正确的是(　　) A.液晶是液体和晶体的混合物 B.液晶分子在特定方向排列比较整齐,但不稳定 C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下,能够发光 D.所有物质在一定条件下都能成为液晶 B [解析]　液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质,液晶分子在特定方向排列比较整齐,但不稳定,液晶的光学性质随外加电压的变化而变化,但液晶本身不发光,并不是所有物质都能成为液晶,故B正确。 四 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.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 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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,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。 2.(多选)下列现象中,由于液体的表面张力而引起的是(　 　) A.液体与固体、气体不同,它在不同容器内,尽管形状不同,但体积相同 B.两滴水银相互接触,立即合并成一滴 C.新的棉织品水洗后都要缩水 D.硬币可以浮在水面上 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BCD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:同一体积的液体在不同容器内有不同的形状,这是由液体分子的排列规律决定的,与表面张力无关,而两滴水银接触后合并、新的棉织品水洗后缩水、硬币可以浮在水面上,都是由液体的表面张力引起的,故选B、C、D。 3.(2024·江苏海门区期中)把一枚缝衣针在手上蹭一蹭,然后放到一张餐巾纸上,轻放在水面上。餐巾纸浸湿下沉,而缝衣针会停在水面上。“缝衣针停在水面上”是由于(　　) A.水分子的无规则运动 B.缝衣针与水面之间的摩擦 C.表面张力与针的重力方向相反 D.表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”,对针产生向上的弹力 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:缝衣针能停在水面上是由于水的表面张力使水面收缩成“弹性薄膜”,对针产生向上的弹力与缝衣针的重力平衡,故选D。 4.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两处的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:刺破P处的肥皂膜后,由于表面张力的作用,线下方的薄膜面积会缩小,从而线被拉紧,呈现C或D所示的形状,当刺破Q处时,线圈会受到周围液体分子的作用力,使线圈尽可能地被向各个方向拉伸,从而呈现C所示的形状。故C正确。 5.(多选)以下各种说法中正确的是(　 　) A.因为水银滴在玻璃板上将成椭球状,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器壁的液体时,必须用盖子盖紧,否则容器中液体一定会沿器壁流散 D.发生浸润现象还是不浸润现象,取决于固体分子和液体内的分子对附着层中液体分子的吸引力的大小 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BCD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:水银不浸润玻璃,但可浸润铅,浸润与不浸润是由液体和固体两者的性质共同决定的,A错误,B正确;在处于完全失重状态的人造卫星中,如果液体浸润器壁,液体和器壁间的附着层就会扩张,液体会沿着器壁流散,故必须盖紧盖子,C正确;D项说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理,D正确。 6.(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 AC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 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。 7.(多选)(2024·河北石家庄七县联考)如图是分别装有水和水银的两个玻璃杯。下列说法正确的是(　　) A.水不浸润玻璃 B.水银不浸润玻璃 C.水的表面层中的水分子之间的作用力表现为引力 D.水银的表面层中的水银分子之间的作用力为零 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:由题图知水浸润玻璃,但水银不浸润玻璃,故A错误,B正确;表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大,分子间作用力表现为引力,故C正确,D错误。 8.下列属于液晶分子示意图的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:从某个方向上看液晶分子排列比较整齐,但从另一个方向看,液晶分子的排列是杂乱无章的,故B正确,A、C、D错误。 9.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析: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。 [B组　综合强化练] 10.(2024·河北邯郸期中)“挤毛巾”和“液桥”都是国际空间站展示的有趣实验。宇航员先将干毛巾一端沾水后能使得整个毛巾完全浸湿,然后再用力拧毛巾,只见毛巾被挤出的水像一层果冻一样紧紧地吸附在毛巾的外表面,宇航员的手也粘有一层厚厚的水。我国宇航员王亚平在空间站做“液桥实验”的情形如图所示。下列关于这两个现象的描述正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象 B.水对宇航员的手和液桥板都是不浸润的 C.“液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起,是由于液桥板分子之间的相互吸引 D.在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为水不能浸润毛巾 答案:A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:水是可以浸润毛巾的,毛巾中有很多的小缝隙,就相当于有很多的毛细管,水会往毛巾缝隙扩散,干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象,故A正确;浸润指液体与固体发生接触时,液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象,此时对该固体而言,该液体叫作浸润液体,水对宇航员的手和液桥板都是浸润的,故B错误;“液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起,这是水的表面张力在起作用,故C错误;水能浸润毛巾,在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为重力的作用,故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11.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。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(　　) 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:在船尾沾一点洗洁精,水起泡,液膜表面积变大,说明液膜内缩的趋势减小,故水的表面张力变小,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。 [C组　培优选做练] 12.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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 解析:浸润的情况下,液体会沿着管壁上升,这是由于附着层内分子相互排斥,同时表面层内分子相互吸引的结果;不浸润的情况下,液体会沿着管壁下降,这是附着层内分子和表面层内分子均相互吸引的结果。由于液体内部分子力约为零,因此当附着层分子比液体内部疏时,分子力表现为引力,当附着层分子比液体内部密时,分子力表现为斥力,①③④说法正确,故选B。 $$