第2章 第5节 液体(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本高中物理讲义聚焦液体的表面张力、浸润与不浸润、毛细现象及液晶等核心知识点，从液体表面层分子分布特点出发，通过分子力分析表面张力成因，进而探讨浸润与不浸润的分子作用差异，解释毛细现象的表现，并介绍液晶的微观结构与特性，构建完整知识支架。 资料以实验分析（如肥皂膜刺破后棉线形状）和生活实例（荷叶水珠、防水剂原理）为载体，通过科学推理与模型建构深化理解，培养科学思维与探究能力。课中辅助教师演示讲解，课后练习题帮助学生巩固知识，查漏补缺，体现理论联系实际的学科特色。

第5节　液　体 1．掌握通过实验观察液体的表面张力现象的方法。　2.理解浸润和不浸润的概念，会分析其产生的原因。 3．学会用分子动理论解释毛细现象，理解液晶的微观结构。　 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__________，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r略小于________，分子间的作用力表现为__________；在表面层，分子比较__________，分子间距离r略大于__________，分子间的作用力表现为__________。 3．表面张力 (1)定义：液体表面的这种力使液体表面________，叫作液体的表面张力。 (2)作用效果：使液体表面有__________。 说明：表面张力使液体表面收缩到最小。 二、浸润和不浸润 1．浸润和不浸润 (1)一种液体会________某种固体并__________在固体的表面上，这种现象叫作__________；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，这种现象叫作__________。 (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________的现象，以及不浸润液体在细管中________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。 三、液晶 1．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的____________，又在一定程度上具有晶体分子的________的性质。分子取向排列的液晶具有________。 2．出现液晶态的条件：有些物质在特定的________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______范围内具有液晶态。 3．液晶的微观结构：通常________分子的物质容易具有液晶态。 判断下列说法是否正确。 (1)表面张力是分子力的宏观表现。(　　) (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液体表面张力的存在。(　　) (4)若某种液体浸润某一固体，那么它对所有固体都浸润。(　　) (5)液晶的各种物理性质均表现为各向异性。(　　) (6)液晶具有液体的流动性，液晶的分子排列与液态相同。(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× [答案自填] 薄层　r0　斥力　稀疏　r0　引力　绷紧　收缩的趋势　润湿　附着 浸润　不浸润　上升　下降　流动性　规则排列　光学各向异性　温度　浓度　棒状 知识点一　液体的表面张力 如图甲所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜。它被棉线分割成a、b两部分。若将肥皂膜的a部分用烧热的针刺破，棉线的形状是图乙中的哪一个？为什么？ [提示]　肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状。当把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧。因液体表面有收缩到面积最小的趋势，所以棉线被拉成凹状的圆弧形状。故棉线的形状是图乙中的D。　 1．液体表面张力的形成 (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稀疏。 (2)分子力特点：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，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，使液体表面绷紧。 2．表面张力及作用 (1)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)表面张力的大小与边界线长度有关，还跟液体的种类、温度有关。 (3)表面张力使液面有收缩的趋势，故往往会误认为收缩后r<r0。实质上液体表面张力是液体表面层分子间距离大于分子间平衡距离r0时，表现出的分子间的吸引力。 　(2024·辽宁辽阳一模)春天来了，雨后荷叶上有很多晶莹剔透的水珠，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．荷叶上的水珠呈球形是因为水珠受到重力 B．在水珠表面层，水分子间的作用力表现为引力 C.在水珠表面层，水分子间的作用力表现为斥力 D.在水珠表面层，水分子间的作用力为零 [解析]　荷叶上的水珠呈球形是因为液体的表面张力，故A错误；在水珠表面层，水分子相对于水珠内部分布比较稀疏，水分子间的作用力表现为引力，故B正确，C、D错误。 [答案]　B 　(多选)(2024·四川内江一模)喷雾型防水剂是现在市场上广泛销售的特殊防水剂。其原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴以椭球形分布在玻璃表面，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．雨水分子在永不停息地做无规则运动 B．照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象 C．水滴呈椭球形是液体表面张力和重力共同作用的结果 D．照片中水滴表面分子比水滴内部的分子密集 [解析]　所有分子都在永不停息地做无规则运动，故A正确；浸润即液体在与固体表面接触时能够弥散进入固体表面的现象，而照片中的玻璃和水滴不浸润，故B错误；液体表面张力使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确；照片中水滴表面分子比水滴内部的分子稀疏，水滴表面分子间距比水滴内部的分子间距大，表面层分子之间的作用力表现为引力，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D错误。 [答案]　AC 知识点二　浸润、不浸润和毛细现象 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．在日常生活中，如果认真观察的话，你会发现水中游禽会不时地用嘴抹擦身上的羽毛，你知道为什么吗？ [提示]　1.水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃。 2．游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸润羽毛。　 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到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的液体分子的吸引力大于液体内部分子对附着层的液体分子的吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子密集，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 当固体分子对附着层的液体分子的吸引力小于液体内部分子对附着层的液体分子的吸引力时，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。 4．毛细现象 (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。 角度1　浸润和不浸润 　(2024·福建厦门期末)图甲实验1先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂水里浸一下，使环上布满肥皂的薄膜，用热针刺破棉线圈里那部分薄膜；图乙实验2为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是(　　) A．实验1棉线圈将成为椭圆形 B．实验1棉线圈将成为正方形 C．实验2该材料对水是浸润的 D．实验2该材料对水是不浸润的 [解析]　由于表面张力的作用，当刺破棉线圈里的薄膜时，棉线圈外薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成为圆形，故A、B错误；由题图乙可知水没有浸润到口罩内侧，故该医用防护口罩内侧所用材料对水是不浸润的，故C错误，D正确。 [答案]　D 角度2　毛细现象 　【教材经典P36教材图片改编】关于下列各图所对应现象的描述，正确的是(　　) A.图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 B．图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的作用 C．图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯 D．图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来 [解析]　水黾可以停在水面是因为受到水的表面张力的作用，故A错误；水银的表面张力比较大，同时水银和空气之间的相互作用力也比较小，这就导致了水银在接触到其他物体时，会尽可能地减少表面积，从而形成球状，故B正确；当一根内径很细的管垂直插入液体中时，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误；拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象，减少水分蒸发，故D错误。 [答案]　B 　(多选)(2024·河南南阳期末)如图甲所示，将内径不同，两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水中，可以观察到细玻璃管中液面的高度高于水面，内径小的玻璃管中液面比水面高得更多。再将另一组内径不同、两端开口的塑料笔芯竖直插入水中，如图乙所示，可以观察到笔芯中液面的高度低于水面，内径小的塑料笔芯中液面比水面低得更多。下列说法正确的是(　　) A．水能够浸润玻璃管和塑料笔芯 B．水不能够浸润玻璃管但能浸润塑料笔芯 C．甲图中水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强 D．甲、乙两图都能说明管的内径越小，毛细现象越明显 [解析]　水在玻璃管中液面会上升是浸润现象，水在塑料笔芯中液面会下降是不浸润现象，故A、B错误；由于甲图中水能浸润玻璃管，故水和玻璃的相互作用比水分子之间的相互作用强，故C正确；甲、乙两图都能说明管的内径越小，毛细现象越明显，故D正确。 [答案]　CD 知识点三　液　晶 液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。为什么“液体”和“晶体”联系在一起了？液晶到底是什么物质？ [提示]　某些化合物像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，人们把处于这种状态的物质叫作液晶。　 1．液晶的特性：具有光学上的各向异性，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。 2．液晶的微观结构：不是所有物质都具有液晶态。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。 3．应用 (1)目前液晶最主要应用在显示器方面。这利用了液晶的多种光学效应。 (2)除用作显示器外，液晶在生命科学、电子工业、航空工业等领域都有重要的应用。 (3)改变液晶光学性质的两种方法：一是外加电压，使液晶由透明态变为不透明态；二是改变温度，使液晶颜色改变。 　【教材经典P39教材图片改编】液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。下列四幅图哪个是液晶态分子排列图(　　) [解析]　液晶在某个方向上看，其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的，选项A、D中分子排列非常有序，不符合液晶态分子的排列规律，故A、D错误；选项B中分子排列比较整齐，但从另外一个角度看也具有无序性，符合液晶态分子的排列规律，故B正确；选项C中，分子排列是完全无序的，不符合液晶态分子的排列规律，故C错误。 [答案]　B 　(2024·江苏扬州期中)目前市面上的电脑基本上都是使用液晶显示屏，下列关于液体和液晶的说法不正确的是(　　) A．液体表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界线垂直 B．液体表面张力的产生原因是液体表面层分子的分布比较密集 C．液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性 D．液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质 [解析]　液体表面张力产生在液体表面层，它的方向总是跟液面相切，且与分界线垂直，故A正确，不符合题意；液体表面张力的产生原因是液体表面层分子间距离较大，分子力表现为引力，故B错误，符合题意；晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子规则排列的性质，所以液晶显示器能够显示彩色是因为液晶的光学性质具有各向异性，故C、D正确，不符合题意。 [答案]　B 1．(液体的表面张力)关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　) A．液体表面张力具有使其体积收缩到最小的趋势 B．液体表面层的分子分布比内部密 C．液体表面张力具有使其表面积收缩到最小的趋势 D．液体表面层分子之间只有引力而无斥力 解析：选C。表面张力具有使液体表面积收缩到最小的趋势，不是具有使其体积收缩到最小的趋势，A错误，C正确；液体表面层分子的分布比内部稀疏，B错误；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，D错误。 2．(浸润和不浸润)(2024·江苏扬州期中)小明将某种材料制作的两端开口的洁净细管竖直插入水中，发现管内液面高于管外液面，如图所示，下列说法正确的是(　　) A.水与该管的现象属于不浸润 B．水与该管的相互作用小于水分子间的相互作用 C.若换成内径更小的同种材料制作的细管，管中液面高度变小 D．不宜用该材料制作防水衣 解析：选D。管内液面高于管外液面，液体浸润管壁，即水与该管的现象属于浸润，所以不宜用该材料制作防水衣，故A错误，D正确；水浸润该管，水与该管的相互作用大于水分子间的相互作用，故B错误；换成内径更小的同种材料制作的细管，毛细现象更显著，管中液面高度变高，故C错误。 3．(毛细现象)(多选)(2024·广东汕头期末)自2013年航天员王亚平首次太空开讲，10年来中国航天员已开展了5次精彩绝伦的太空授课，其中“水”相关实验占太空授课中实验总数的一半以上，下列说法正确的是(　　) A．太空授课时，水球几乎呈完美的球状，是因为水的表面张力 B．水球表面层分子间的作用力表现为分子引力 C.太空授课时，浸润液体在玻璃试管中上升的现象是毛细现象 D．如果改用不浸润的塑料笔芯插入水中，也能观察到水面在笔芯内上升的现象 解析：选ABC。太空授课时，水球几乎呈完美的球状，是因为水的表面张力，故A正确；水球表面层分子间的作用力表现为分子引力，故B正确；太空授课时，浸润液体在玻璃试管中上升的现象是毛细现象，故C正确；如果改用不浸润的塑料笔芯插入水中，不能观察到水面在笔芯内上升的现象，故D错误。 4．(液晶)护肤乳液在一定条件下能形成层状液晶，则(　　) A．所有物质都能形成层状液晶 B．层状液晶的光学性质具有各向异性 C．层状液晶是液体与晶体的混合物 D．层状液晶不会随温度升高发生变化 解析：选B。层状液晶介于固态和液态之间，并非所有物质都能形成层状液晶，故A错误；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故B正确；固体向液体转化的中间态液体具有和晶体相似的性质，这种液态晶体称为液晶，层状液晶并不是液体与晶体的混合物，故C错误；液晶在某些物理性质上表现为各向异性，但随温度升高，它会变为液态，表现出各向同性，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $