2.5 液体&气体、固体和液体 本章知识网络构建（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册同步学案（人教版）

本讲义聚焦液体的表面张力、浸润与不浸润、毛细现象及液晶性质等核心知识点，从分子力微观机制（表面层分子间距与引力作用）到宏观现象（表面张力使液面收缩，浸润不浸润导致毛细现象），再到液晶的特性及显示技术应用，构建“微观-宏观-应用”的学习支架。 资料通过“问题探究”（如分析昆虫在水面不下沉的原因）引导科学探究，“自我诊断”和“针对训练”（如判断表面张力作用趋势、毛细现象正误）强化科学论证，结合液晶显示等实际应用培养物理观念。课中辅助教师引导学生构建知识体系，课后帮助学生通过诊断题和训练题查漏补缺，巩固对液体性质的理解。

2．5　液体 学习 目标 1.能说出什么是液体的表面张力，能说出表面张力形成的原因。 2．能说出什么是浸润和不浸润现象，能说出毛细现象及形成的原因。 3．能说出液晶的主要性质，知道液晶在显示技术中的应用。 一、 液体的表面张力 1．表面层：液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。 2．分子力的特点 在液体内部，分子间的平均距离略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离略大于r0，分子间的作用力表现为引力。 3．表面张力 (1)定义：液体表面的这种使液体表面绷紧的力，叫作液体的表面张力。 (2)作用效果：使液体表面具有收缩趋势。 二、浸润和不浸润、液晶 1．浸润和不浸润 (1)一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面上，这种现象叫作不浸润。 (2)浸润和不浸润是分子力作用的表现。 2．毛细现象 (1)毛细现象：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。 (2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。 3．液晶 (1)液晶：既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。 (2)出现液晶态的条件：液晶是一种特殊物质，有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态，另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定浓度范围内具有液晶态。 (3)液晶的微观结构：通常棒状分子的物质容易具有液晶态。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误 (1)表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现。 (√) (2)表面张力使液体表面具有向外扩张的趋势。(×) (3)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于它们受到了液体表面张力的作用。 (√) (4)水对任何固体都是浸润的。 (×) (5)毛细现象就是浸润液体在毛细管中上升的现象。( × ) (6)液晶的各向异性是有条件的，只有达到这一条件时才表现出各向异性。 (√) 2．要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是________(选填“浸润”或“不浸润”)的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于________的作用，不能透过空隙。 答案：不浸润　表面张力 一、液面的表面张力 [问题探究] 如图所示是液体表面附近分子分布的大致情况。请结合图片思考： (1)液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？ (2)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？ 答案：(1)液体表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力。 (2)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。 [知识深化] 1．液体表面张力的成因分析 (1)分子间距离特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏。 (2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力。 (3)表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜。 (4)表面张力的方向：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。 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。 　(多选)液体表面张力产生的原因是(　　) A.在液体的表面层里，分子间距大，分子之间斥力消失，只有引力 B.气体分子对表面层液体分子的吸引 C.在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力大于斥力 D.受到指向液体内部的吸引力作用 解析：选C　在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间作用力表现为斥力，在表面层，分子间距大于r0，分子间引力大于斥力，合力为引力，即表面张力。故C项正确。 分析表面张力问题的三点注意 (1)表面张力是液体表面层中大量分子间引力的宏观表现。 (2)表面张力的大小除了跟分界线长度有关外，还跟液体的性质和温度有关。一般情况下，温度越高，表面张力就越小。 (3)表面张力的方向与液面相切。　　 [针对训练] 1．(多选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有(　　) A.水黾(一种昆虫)可以停在水面上 B.叶面上的露珠呈球形 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 解析：选AB　由于表面张力的存在，使得液体表面如同一张绷紧的橡皮膜，富有弹性且具有使液体收缩到最小的趋势，水黾可以停在水面上，叶面上的露珠呈球形都是由于表面张力存在造成的，故选项A、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造成的，选项C、D错误。 二、浸润和不浸润 [问题探究] 在水中浸入两个同样细的玻璃细管，一个是直的，另一个是弯的，如图所示，水在直管中上升的高度比在弯管中上升的最高点还要高，那么弯管中的水会不会流出？ 答案：因为水滴从弯管管口N处落下之前，弯管管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出。 [知识深化] 1．对浸润和不浸润的理解 (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，具有扩展的趋势，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。 2．对毛细现象的理解 (1)两种表现 浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。 (2)产生原因 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，使液体受到向上的作用力，因而管内液面比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，因为液体表面张力的作用，使液体受到向下的作用力，因而管内液面比管外低。 　　　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吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力 解析：选D　一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质均有关，不能肯定哪种液体是浸润液体或不浸润液体，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表现出相互排斥的力，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较吸引力小，分子分布比注体内部更疏，因而在附着层里液体分子表现出相互吸引的力，附着层具有收缩的趋势。B、C错误，D正确。 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，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的液体分子的分布来解释，浸润的本质是扩展，不浸润的本质是收缩。　　 [针对训练] 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插入这种液体中时，液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B都很干净，则(　　) A.固体A和毛细管B可能是由同种材料制成的 B.固体A和毛细管B一定不是由同种材料制成的 C.图甲是液体对固体A的浸润现象 D.图乙是液体对毛细管B的浸润现象 解析：选BD　由题给现象可知该液体对固体A不浸润，对毛细管B浸润，则A、B一定不是由同种材料制成的，选项B、D是正确的。 三、液晶 1．特点 (1)液晶具有液体的流动性。 (2)液晶具有晶体的光学各向异性。 (3)液晶的物理性质很容易在外界条件(如电场、压力、光照、温度)的影响下发生改变。 (4)从某个方向上看，液晶分子的排列比较整齐；但是从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的。 (5)并不是所有物质都有液晶态。通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。 2．应用 液晶可以作为显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要作用。笔记本电脑、液晶电视、可视电话……液晶一步步地深入我们的生活，在显示器中扮演主要角色。 　(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，是因为液晶分子尽管有序排列，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晶态 D.天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的 解析：选BD　液晶是一种介于晶体与液体之间的液态晶体，它不是晶体更不是非晶体；液晶分子的排列像晶体分子一样排列有序，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，所以液晶具有流动性；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；天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的，目前已达到5 000多种。故正确答案为BD。 1．(多选)下列现象由液体的表面张力造成的是(　　) A.两滴水银相接触，立即会合并到一起 B.熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形 C.用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿 D.水珠在荷叶上呈球形 解析：选ABD　两滴水银相接触，立即会合并到一起，是表面张力的原因，A正确；熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形，是因为表面张力使液体表面具有收缩的趋势，B正确；用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿，跟各种模型有关，不是表面张力造成的，C错误；水珠在荷叶上呈球形，是因为表面张力使液体表面具有收缩的趋势，D正确。 2．(多选)如图所示，对于液体在器壁附近发生弯曲的现象，下列说法中正确的是(　　) A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏 B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密 C.附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密 D.附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏 解析：选ACD　对任何液体，表面层的分子分布都比液体内部稀，故B错误，A正确；浸润液体的附着层内分子分布比液体内部密，而不浸润液体的附着层内分子分布比液体内部稀，故C、D正确。 3．(多选)水可以浸润玻璃，而水银不浸润玻璃，它们在毛细管中将发生上升或下降的现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，如图所示，其中错误的是(　　) 解析：选BCD　水对玻璃是浸润液体，浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较大，液体分子间距较小(小于r0)分子相互作用表现为斥力，液面呈现扩散的趋势，即在毛细管内上升，而且毛细管越细，浸润液体在毛细管内上升的高度越大，故A正确，B错误；水银对玻璃是不浸润液体，不浸润液体在毛细管内附着层液体的分子密度较小，液体分子间距较大(大于r0)，此时附着层内的分子相互作用表现为引力，液面呈现收缩的趋势，即液面下降，故不浸润液体在毛细管内下降，而且毛细管越细，浸润液体在毛细管内下降的高度越大，故C错误，D错误。 4．(多选)下列叙述正确的是(　　) A.棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态 B.利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件 C.有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度 D.利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点 解析：选BCD　通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但不是任何时候都呈液晶态，故A错误；液晶内部分子排列不稳定，当外界条件发生微小变化时，液晶分子的排列将会发生显著的变化，利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件，故B正确；利用液晶随温度变化而改变颜色的性质可探测温度，医学上可用来检查肿瘤，生活中可检查电路中的短路点，故C、D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $