2.2 液体（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第2节　液体 物理观念 科学思维 科学探究 　　液体的表面张力、浸润和不浸润、毛细现象。 　　利用液体的表面张力解释日常生活中的现象。 　　探究液体表面张力的微观成因及影响因素。 [对应学生用书P29] 一、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：使液体表面积趋向最小。 二、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：表面层里的分子比较稀疏 ，分子间的相互作用表现为引力。 三、毛细现象 1．浸润、不浸润 (1)定义：液体润湿固体并附着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上弯；液体与固体不浸润时，液面与固体接触的位置向下弯。 (3)特点：管的内径越细，浸润时液体所能达到的高度越高。 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，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大。 (3)实例：松土目的是破坏土壤里的毛细管从而保存地下的水分。 请判断下列说法的正误(对的画“√”，错的画“×”)。 (1)液体的扩散比固体的扩散快，是因为分子在液体里的移动比在固体中容易。(　　√　　) (2)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势，是分子力的宏观表现。(　　√　　) (3)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用。(　　√　　) (4)毛细管插入水中，管的内径越大，管内水面升高的越高。(　　×　　) (5)自来水笔从墨水瓶里把墨水吸进笔中是毛细现象。(　　×　　) 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P30] 探究点一___液体的表面张力 [问题设计] (1)为什么那么多曲别针沉入杯中水却还没溢出？ (2)为什么水黾可以停在水面上？ 提示：(1)表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的薄膜。薄膜有收缩的趋势，“包裹”着水杯的杯口。 (2)表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的薄膜。薄膜对水黾的作用力使其停在水面上。 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。 2．表面张力及其作用 (1)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。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。 (3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图所示。 【例1】 如图，航天员王亚平在中国空间站“天宫课堂”授课活动中，演示了液桥实验：用两滴水珠在两个板间，搭起一座约10 cm的液体桥。关于液桥现象，下列正确的是(　　) A．液桥现象与重力有关 B．液体表面张力的方向跟液面相切 C．液体表面层的分子间距小于液体内部的分子间距 D．表面张力使液体表面有扩张到最大面积的趋势 B　解析：水珠处于完全失重状态，液桥现象与重力无关，A错误；液体表面张力的方向跟液面相切，B正确；液体表面层的分子间距大于液体内部的分子间距，分子力表现为引力，C错误；表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势，D错误。 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。 [练1] (2023·济南期末)2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料，为丰富多彩的材料家族又增添了新的一员。如图甲所示为某合成云母单晶体片的微观结构示意图，图乙为某液体表面分子分布示意图，以下说法正确的是(　　) A．使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向同性 B．图甲所示云母材料在熔化过程中，分子势能和分子平均动能均增大 C．图乙所示的液体表面层分子之间只存在相互作用的引力 D.如图乙所示，液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的平均距离略大于分子力平衡的距离 D　解析：使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向异性。A错误；云母是晶体，具有熔点。图甲所示云母材料在熔化过程中，吸收热量，温度保持不变，分子平均动能不变，分子势能增大。B错误；图乙所示的液体表面层分子之间既存在相互作用的引力也存在相互作用的斥力，此时引力大于斥力，表现为引力。C错误；如图乙所示，液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的平均距离略大于分子力平衡的距离，表现为分子引力。D正确。 探究点二___浸润、不浸润和毛细现象 实验：先后向一块洁净的璃板上和一块涂了蜡的玻璃上滴一滴水，晃动玻璃板，观察现象。 [问题设计] 现象：洁净的玻璃板上这滴水散开，蜡面上的则是滚来滚去。请说明原因。 提示：水可以润湿玻璃，但不能润湿蜡。 1．浸润和不浸润形成的原因 (1)附着层内分子受力情况 当液体和固体接触时，接触的位置形成一个液体的薄层，叫作附着层。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，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力时，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。 【例2】 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 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。 [练2] (多选)同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B很干净，则(　　) A．固体A和毛细管B可能是同种材料 B．固体A和毛细管B一定不是同种材料 C．固体A的分子对液体附着层分子的引力比毛细管B的分子对液体附着层分子的引力大 D．液体对毛细管B浸润 BD　解析：当把毛细管B插入液体时，液面呈现凹形，说明液体对B浸润，液体不能附着在A的表面，所以对A不浸润，所以A与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，浸润时，附着层内的分子引力小于固体分子的引力，而不浸润时，附着层内的分子引力大于固体对分子的引力，所以固体A的分子对液体附着层内的分子引力比B管的分子对液体附着层内的分子引力小，C错误。 [对应学生用书P32] 1．下面哪种现象与液体表面张力无关(　　) A．一块泡沫漂在水面上 B．硬币可以浮在水面上 C．荷叶上的露珠呈球形 D．下雨天布制的伞不漏雨水 A　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，A正确；硬币可以浮在水面上是表面张力作用的结果，B错误；荷叶上的露珠呈现球形是表面张力作用的结果，C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，D错误。 2．(多选)下列现象中，防止毛细现象的是(　　) A．用粉笔吸干纸上的墨汁 B．用棉线作酒精灯的灯芯 C．想保存地下的水分，把地面的土壤锄松 D．建房时，在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸 CD　解析：粉笔和棉线内部有许多细小的孔道，起着毛细管的作用，是毛细现象的应用，A、B错误；土壤里面有很多毛细管，地下的水分可沿着它们上升到地面，如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松，破坏这些土壤里的毛细管，C正确；砖的内部也有许多细小的孔道，会起到毛细管的作用，在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，可以防止地下水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升，以保持房屋干燥，D正确。 3．将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入水银中，正确的现象是(　　) A　解析：若液体不浸润玻璃时，玻璃细管与液面接触部分玻璃分子与液体分子间的吸引力小于液体分子之间的吸引力，所以在玻璃的细管内会下降，并形成向上凸起的球面；若液体浸润玻璃时，玻璃细管与液面接触部分玻璃分子与液体分子间的吸引力大于液体分子之间的吸引力，液体在玻璃的细管内会上升，并形成向下凹陷的球面，且玻璃管越细，液柱上升越高。A正确。 4．关于液体的微观结构，下列说法正确的是(　　) A．液体分子在振动，但无确定的平衡位置 B．液体分子间距离很大，相互作用力很弱 C．液体分子在杂乱无章地运动，无任何规律性 D．液体分子排列整齐，在确定的平衡位置附近振动 A　解析：液体分子在振动，由于流动性，无确定的平衡位置，A正确，D错误；液体分子间距较小，相互作用力很弱，液体很难压缩，B错误；液体分子在永不停息地做无规则热运动，单个分子运动无规律，但大量分子运动表现出统计规律，C错误。 5．人们采用表面经过特殊涂层处理的织物来制成防水布料，下列说法正确的是(　　) A．水滴因表面张力具有收缩趋势 B．水滴和防水布料发生了浸润现象 C．水滴与防水布料接触层内水分子只存在斥力 D．水滴是否浸润防水布料仅由防水布料性质决定 A　解析：水滴因表面张力具有收缩趋势，A正确；水滴和防水布料不发生浸润现象，B错误；水滴与防水布料不发生浸润，接触层内水分子之间的作用表现为斥力，但同时存在分子间的引力，C错误；浸润与不浸润现象的本质是分子力的作用，不浸润现象的产生与液体和固体的性质有关，D错误。 [课时梯级训练(7)见P151] 学科网（北京）股份有限公司 $$