2.2 表面张力和毛细现象&2.3 材料及其应用（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+敷辅专家 第2节 表面张力和毛细现象 第3节材料及其应用 ○课标导航 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1知道液体表面的收缩趋势，理解液体表 1.从微观角度了解 面存在表面张力现象。 了解材料科学的发展 核 液体表面张力的 2.知道什么是浸润和不浸淘现象，能用浸 前沿：体会材料科学 心 成因。 润和不浸润原理解释生活中常见的现象。 的发展对人类生活和 素 2.知道附着层的 3.知道毛细现象，会用毛细现象特点解释 社会发展的影响，正 养 特点，理解浸润和 生活中常见的现象。 确认识科技对社会进 不浸润现象产生 4.初步了解液晶的微观结构，了解液晶具 步的推动作用。 的原因。 有的物理特征，知道液晶的一般用途。 必备知识/自主学习 [对应学生用书P4] )》》》》 知识梳理〈(《((《( 知识点一 表面张力 1.表面层0 (1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个薄层。 (2)特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的距离略大于分子力平衡的距离， 分子间的作用力表现为引力。 2.表面张力 (1)定义：液体表面各部分间的相互引力称为表面张力。 (2)作用效果②：因为表面张力的作用，液体表面总有要收缩到表面积最小的趋势，所以 雨滴、奶滴、油滴等液滴的外形就近似呈现球形；若重力的影响明显，其外形就呈现为椭球 形；在完全失重的环境下，液滴能收缩成标准的球形。 ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+敷辅专家 知识点二 浸润与不浸润 1浸润 (1)定义：液体润湿某种固体并附着在该固体表面上的现象称为浸淘。 (2)产生原因：附着力大于内聚力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润 现象。 2.不浸润 (1)定义：液体不润湿某种固体也不附着在该固体表面上的现象称为不浸润。 (②)产生原因：内聚力大于附着力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸 润现象。 知识点三 毛细现象 1毛细现象：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下隆的现象，称为毛 细现象。 2毛细管：能发生毛细现象的管称为毛细管。 知识点四 液晶 1定义：既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有像晶体那样的各向异性特点的流 体。 2.性质：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。 3.应用 (1)液品显示器。3 (2)液晶测温。 知识点五 材料及其应用 1.材料对人类社会的影响 材料、信息、能源被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱。 2.材料的种类 (1)按材料的特性分为：结构材料和功能材料。 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 ■b2XXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 (2)按应用领域分为：信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等。 (3)按习惯分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。 3.材料的应用 (1)半导体是具有优异特性的微电子材料。 (2)纳米是长度单位，1nm=10m,粒度在L~100nm的材料称为纳米材料。 (3)石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。 ☑思考判断 1.注满氢气的彩色气球飘向空中是因表面张力所致。(×) 2.毛细现象只指浸润液体在细管里上升的现象。(×) 3.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光。(×) 4.半导体材料的电阻率介于导体和绝缘体之间。（√） 》》》》》》》 批注释义〈(((( 批注①：液体表面微观图 气体 表面层 液体 批注②：生活中几种常见的表面张力现象 吹出的肥皂泡是球形 蜥蜴能在水上行走 独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 荷叶上的水珠 花朵中的露珠 批注③：液晶显示器的各种颜色显示：在液品中摻入少量多色性染料，当液晶中电场强 度不同时，它对不同颜色的光吸收强度不一样，从而显示出各种颜色。 关键能力/互动探究 [对应学生用书P] 探究点一液体的表面张力 相互作用观念之形成国 ◆情境探究 为什么叶面上的露珠总是呈球形的？ 答案：表面张力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。 ◆探究归纳 1.表面张力形成的原因 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略大一些，分子力表现为引 力。该引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成了一层绷紧的膜。 2.表面张力的作用 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。 3.表面张力的特点 (1)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。 (2)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的任意一条分界线。 4.表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现。 ◆对点例练 独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 例1(2022四川遂宁高二期未)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的现象，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() A.表面张力是由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 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表面相切，C错 误。 ⑦思考判断 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)表面张力的作用使液体表而面积有收缩到最小的趋势。 [练1]（多选）下列现象中，关于液体表面张力的说法，正确的是() A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用 B.小木块能够浮于水面上是液体的表面张力与其重力平衡的结果 C.缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果 D.喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果 AD解析：仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围 水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是 ·独家授权侵权必究。 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，A正确，C错误；小木 块浮于水面上时，木块的下部实际上己经陷入水中（排开一部分水）受到水的浮力作用，是浮 力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，B错误：喷泉喷到空中的水分散时，每一小 部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠（体积一定情况 下，球形的表面积最小，表面张力的作用是使液体表面有收缩到最小而积的趋势)，D正确。 探究点二 浸润和不浸润、毛细现象（相互作用观念之形成）③ ◆情境探究 如图所示，在灌溉完土地后农民往往利用翻松地表土，的方法来保存土壤里的水分，你 知道这是为什么吗？ 答案：把地表土，锄松，破坏了土，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。 ◆探究归纳 1.浸润和不浸润形成的原因 (1)附若层内分子的受力情况 液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部分子的吸引外，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液体分子的吸引力（附着力）大于液体内部的分子力 (内聚力)时，就表现为液体浸润固体。 (3)不浸润的成因：当固体分子对附着层液体分子的吸引力（附着力）小于液体内部的分子 力（内聚力）时，就表现为液体不浸淘固体。 2.同一种物质，对一些液体浸润，对另一些液体不浸润；同一种液体，对一些固体浸润， 对另一些固体不浸润。比如水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡：水银不能浸润玻璃，但能浸润 锌。 3.毛细现象的特点：毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小， ◆独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXK.com○ 您身边的互联网+敷辅专家 高度差越大。 4.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。 ◆对点例练 例2某物理兴趣小组将两种不同的液体注入两个细玻璃管中，稳定后，利用放大镜观察 玻璃管中的液面，图甲和图乙是两玻璃管利用放大镜放大后的部分截面图，图中虚线标识部 分是相应部位所对应的两个附着层。关于甲、乙两截面图的分析正确的是() A甲是不浸润现象，乙是浸润现象 B.附着层1中的分子力表现为引力 C.附着层2中的分子力表现为斥力 D.附着层1中的液体表现出扩展的趋势，附着层2中的液体表现出收缩的趋势 D解析：根据浸润和不浸润的基本概念，题图甲是浸润现象，愚图乙是不浸润现象，A 错误：题图甲是浸润现象，附若层的液体分子比液体内部的分子密集而表现为斥力，B错误： 题图乙是不浸润现象，附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏而表现为引力，C错误；画 图甲附若层的液体分子比液体内部的分子密集而表现为斥力，附若层1中的液体表现出扩展 的趋势：题图乙附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏而表现为引力，附着层2中的液体 表现出收缩的趋势，D正确。 ,方法技巧· 浸润现象的分析要点 (①)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，例如：水银不浸润玻璃， ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 但浸润铅：水浸润玻璃，但不浸润石蜡。 (②)浸润和不浸润可以用附着层液体分子的分布米解释，浸润的本质是扩展，不浸润的本 质是收缩。 [练2](2022江苏常州高二期中)戴一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一， 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，图为一滴水滴在某一次性防护 口罩内侧的照片，对此以下说法正确的是( A.照片中的口累一定为不合格产品 B.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集 C.照片中附着层内分子比水滴的内部稀疏 D.水对所有材料都是不浸润的 C解析：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，照片中的口罩 正好发生了不浸润现象，A错误；照片中水滴为球形，水滴表面分子比水的内部分子间距大， 分子之间的作用力为引力，则照片中水滴表面分子应比水的内部稀疏，B错误；根据照片所 示，水发生了不浸润现象，则附着层内分子比水的内部稀疏，C正确：水不是对所有材料都 不浸润，比如水可以浸润玻璃，D错误。 探究点三液晶（物质观念之形成） ◆要点归纳 1.液晶的构成 液晶物质都具有较大的分子（有机分子），分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状 分子。 2.液晶分子的微观结构 某个方向分子排列整齐有序，另一方向分子排列杂乱无章。 3.液晶的特点 物理性质表现为各向异性，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。 4.液晶的用途 独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXK.com● 您身边的互联网+敷辅专家 液品可以用作显示元件，液晶在生物医学、电子工业、航空工业等方面都有重要应用。 ◆对点例练 例3液晶电视不断降价，逐步走进了千家万户。液晶电视的关键部件是液品层，下列关 于液晶层的工作原理说法中正确的是( 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不变 C.液晶的光学性质随外加电压的变化而不变 D,液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 D解析：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，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，B、C错误：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，D正确。 [练3]（多选）关于液晶，下列说法正确的是() A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶实际上是一种非晶体 B.液晶具有液体的流动性，是因为液品分子尽管有序排列，但却位置无序，可自由移 动 C.任何物质在任何条件下都可以存在液品态 D.天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的 D解析：液晶是一种介于晶体与液体之间的液态晶体，它不是晶休更不是非品体，A 错误：液晶分子的排列像晶体分子一样有序，但是它们又像液体分子一样可以自由移动，没 有固定的位置，即位置无序，所以液品具有流动性，B正确：有些物质只有在特定的条件下 才具有液晶态，并不是所有物质都是液晶态，C错误：天然存在的液晶很少，多数液晶是人 工合成的，目前已达到5000多种，D正确。 探究点四解决实际问题（科学态度与责任之落实© [练4（科技情境）科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件（即失重 ◆独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 状态)下制造泡沫金属的实验。把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个石英瓶内，用太阳能将这 些金属熔化成液体，然后在熔化的金属中充进氢气，使金属内产生大量气泡，金属冷凝后就 形成了到处是微孔的泡沫金属。下列说法正确的是() A.失重条件下液态金属呈现球状是由于液体表面分子间只存在引力 B.在失重条件下充入金属液体内的气体气泡不能无限膨胀是因为液体的表面张力 C.在金属冷凝过程中，气泡收缩变小，气体对外界做功 D.泡沫金届的物理性质具有各向异性，说明它是非晶体 B解析：失重条件下液态金属呈现球状是由于液体的表面张力，A错误；由于液体表 面张力的约束，使充入金属液体内的气体气泡不能无限地膨胀，B正确；在金属冷凝过程中， 气泡收缩变小，外界对气体做功，C错误；泡沫金属的物理性质具有各向异性，说明它是单 晶体，D错误。 [练5]（科学情境）在密闭的容器内，放置一定量的液体，如图所示，若将此容器置于在 轨道上正常运行的人造地球卫星上，则容器内液体的分布情况应是() A.仍然如图a所示 B.只能如图b所示 C.可能如图d或e所示 D.可能如图b或c所示 D解析：容器与液体所受重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，所以两者的自由表面都星球形；如果液体 对于容器是浸润的，那么将出现题图℃的情况，如果液体对于容器是不浸润的，那么就表现 为趣图b的情况，D正确。 [练6]（科技情境）（多选）通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，经过特殊工艺胶 合一体成型的新型光电玻璃产品，被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业 展示等领域，能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求。我们将其工作原理简化为如图 所示的模型，在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，玻璃呈乳白色，即不透明， 像一块毛玻璃：通电以后，弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，整个液 晶层相当于一块普通的透明玻璃。结合以上内容和你所学知识，关于通电雾化玻璃，你认为 ·独家授权侵权必究