第2章 5 液体-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

052 S.液体 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象及液晶的概念和 物理观念 实验证据，并能解释相关的自然现象。 (1)表面张力的产生原因 及对表面张力的 掌握探究表面张力和毛细现象的实验，学会与他人交流 理解。 科学探究 合作，提高动手能力和观察探究能力。 (2)对浸润和不浸润现象 的理解。 科学态度 通过对自然现象的分析，体验科学规律的应用价值，培养 (3)毛细现象。 与责任 探索科学的兴趣。 探究点1液体的表面张力 1.表面层：液体 有一层跟气体接触的 叫作表面层。 [思考] 2.分子力的特点 把玻璃管的裂口放在 在液体内部，分子间平均距离r略 。,分子间的作用力表现为 火焰上烧熔，它的尖 ;在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略 ro,分子间的作 端就会变钝（如图）。 用力表现为 0 这是什么缘故？ 3.液体的表面张力 (1)定义：使液体表面 的力叫作液体的表面张力。 (2)方向：总是跟液面 ,且与分界面 如图所示，在液体表面任意画一条线MN,MN两侧的液体 之间的引力方向如图所示。 甲 (3)成因：液体表面层分子比较稀疏，分子间的作用力 表现为 ,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。 (4)作用效果：使液面具有 的趋势，使液体表面积趋于最小。 乙 (5)影响因素：表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种 提示：由玻璃熔化变 类、温度有关。 ●[思考] 成液体后，其表面受 例1：（多选）如图所示，关于液体表面张力，下列说法正确的有 到表面张力的作用， 使表面收缩，玻璃管 气体 888868液体 尖端变钝。 表面层 液体内部 [规律方法]分析表 甲 乙 丙 面张力问题的注 A.图甲中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果 意点 B.图乙中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生 (1)表面张力是根据 表面张力 效果命名的力，是液 C.图丙中水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用 体表面层内大量分子 D.图丁中液体表面张力方向与液面相切 >[规律方法] 力的宏观表现。 ●053 跟踪训练1：（多选）(2025·泰州高二检测)关于液体的表面张力，下列(2)液体的表面张力 说法中正确的是 ( 使液面具有收缩的趋 A.布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水，是表面张力的结果 势，在体积相等的各 B.表面张力的方向与液面垂直 种形状的几何体中， 球形表面积最小，所 C.硬币能够静止在水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果 以液滴总是呈现球 D.由于液体表面分子间距离小于平衡位置间距。，故液体表面存在表面 形。这是解释液滴 张力 及液体薄膜形状等问 探究点2浸润和不浸润 题的关键。 (3)液体的表面张力 方向总是与液面相 ●新知导学 切，与分界面垂直。 情境：在一块洁净的玻璃板上滴一滴水，我们 (4)要注意区分液体 看到，这滴水会逐渐散开并附着在玻璃板上（图 表面张力与浮力。 甲)：在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水，这滴水 甲玻璃面 乙蜡面 却可以滚来滚去，而不能附着在蜡面上（图乙）。 浸润和不浸润 探究：(1)这种现象说明什么问题？ [提示] (2)由此一位同学设想只要选择恰当的材料做酱油瓶的瓶口，就能保持 (1)水可以浸润玻 璃，但不能浸润蜡。 瓶子清洁。你认为他的想法有道理吗？如果有道理，应该选择哪种材料？ (2)有道理。选择酱 P[提示] 油不浸润的材料做 ●要点归纳 瓶口。 1.浸润和不浸润 (1)浸润：一种液体会 某种固体并 在固体的表面上的 现象。 (2)不浸润：一种液体 某种固体， 在这种固体 [思考] 的表面上的现象。 日常生活中，如果你 (3)浸润、不浸润的原因 认真观察的话，会发 ①附着层：当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫作附 现水中游禽会不时地 着层。 用嘴抹擦身上的羽毛 ②浸润原因：附着层内的分子受到固体分子的吸引比较强，造成液体分 (如图所示)。你知道 子在附着层的分布比液体内部更密，在附着层里就出现液体分子间相互排斥 为什么吗？ 的力，这时跟固体接触的液体表面有扩张的趋势，形成浸润现象。 ③不浸润原因：附着层内的分子受到固体分子的吸引比较弱，造成液体 分子在附着层的分布比液体内部更稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似 的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有收缩的趋势，形成不浸润现象。 提示：游禽用嘴把油 P[思考] 脂涂在羽毛上，使水 2.毛细现象 不能浸润羽毛。 (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。 (2)特点：管的内径越 ,毛细现象越明显。 054 (3)产生原因： 如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈 ,液体表面张力形成向上的拉力，这个力使 [思考] 管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时， 如图所示，在灌溉完 土地后农民伯伯往往 液体所受重力与这个使它 的力平衡，液面稳 利用翻松地表土壤的 定在一定的高度；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，合力的作用使液体受到 方法来保存土壤里的 的力，因此管内液面比管外 水分，你知道这是为 [判断正误] 什么吗？ (1)水对任何固体都是浸润的。 ( (2)毛细现象就是浸润液体在毛细管中上升的现象。 (3)浸润液体在毛细管中上升，在毛细管中产生的液面呈凹形。 ( [思考] 类型一：对浸润和不浸润的理解 例2：如图所示的是分别装有水和水银的两个玻璃杯， 空气 空气 下列说法正确的是 ) 提示：把地表土壤锄 A.水不浸润玻璃 习由图可知，水浸润玻璃 水 水银 松，破坏了土壤里的 B.水银浸润玻璃习由图可知，水银不浸润玻璃 玻璃杯 毛细管，地下的水分 C.水与玻璃杯壁之间附着层中的水分子之间的作用力表现为斥力 就不会沿毛细管上升 D.水银与玻璃杯壁之间附着层中的水银分子之间的作用力表现为 到地面而被蒸发掉。 斥力 V由于水浸润玻璃，附着层内水 →由于水银不浸润玻璃，附着层内 分子间的作用力表现为斥力 水分子间的作用力表现为引力 P[规律方法] [规律方法]浸润和 类型二：毛细现象 不浸润现象的判断 方法与注意点 例3：（多选）在做毛细现象实验时，我们可以看到的现象是 1.液体盛放在玻璃容 A.细玻璃管插入水中，管内径越小，管内水面升高得越高；管内径越粗， 器中，液面与器壁接 管内水面升高得越低 触的位置是弯曲的， B.细玻璃管插入水银中，管内径越小，管内水银面升高得越高：管内径 浸润时向上弯曲，不 越粗，管内水银面升高得越低 浸润时向下弯曲，这 C.细玻璃管插入跟它浸润的液体中时管内液面上升，插入跟它不浸润 也是浸润和不浸润两 的液体中时，管内液面降低 种现象的区别。 2.浸润和不浸润是液 D.细玻璃管插入跟它不浸润的液体中时管内液面上升，插入跟它浸润 体相对于某种固体而 的液体中时管内液面下降 言，孤立地说某种液 探究点3液晶 体浸润或不浸润都没 有意义。同一种液 1.液晶：介于固态和液态之间的一种物质状态。 体对不同的固体可能 浸润，也可能不 2.特点 浸润。 (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 同。 .055 (3)在不同方向上液晶分子的排列情况 同。 (4)液晶受到外界影响时，物理性质会发生明显的变化。 3.液晶的微观结构：通常 分子的物质容易具有液晶态。 4.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。 [拓展] (3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用。 结晶态、液晶态、液态 的对比 P[拓展] 结晶态液晶态液态 例4：（多选）关于液晶，下列说法正确的有 ( A.液晶是一种晶体 B.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性 分子取 分子的向有序 C.液晶的光学性质随温度的变化而变化 取向有程度下 分子取 序分子降，分 向有序 D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 重心位 子重心 性消失 置有序位置的 跟踪训练2：液晶在现代生活中扮演着重要角色，广泛应用于手机屏幕、 有序性 消失 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 素养能力提升 拓展整合·启智培优 正确区分表面张力及浮力 浮力的实质是物体的下表面与上表面所受的压力之差。表面张力的实质是液体表面层内各部 分之间的相互吸引力，是分子力的宏观体现。需要注意的是，表面张力作用于液体的表面层里，并 不是作用于液面上的物体上。昆虫或极细的针漂浮于水面上是表面张力在起作用，表面张力使水 面上形成一个膜（表面层），正是这个膜托住了昆虫或细针，即膜对它们的支持力与其重力平衡，具 体来说，在与细针或昆虫下边缘接触的凹形水膜（表面层）中形成的表面张力的竖直分量的总和就 等于膜对细针或昆虫的支持力大小，且支持力大小等于细针或昆虫所受重力大小。 例5：如图所示，水平放置在水中的玻璃板，用弹簧测力计拴着从容器底部缓慢 向上拉出水面，则弹簧测力计读数最大的时候玻璃板在 A.容器底部 B.水中 C.水的表面 D.空中 玻璃板 夯基提能作亚 请同学们认真完成练案[12]例2：CD每次抽气后容器中气体的体积都会变成V。,所以不可 能三次抽完容器中的气体，A错误；以容器中气体与抽气机中 气体为研究对象，第一次抽气时，气体初状态参量为P。、。,末 状态参量为V=+了=号，由玻意耳定律得，= 3 PV,解得P1=4Po,故B错误，C正确；对第二次抽气过程， 有'=。，%=。+写=手，由玻意耳定律得m'= A,解得内=（子）%，同理可得，第三次抽气后，容器内 休压强为=（任）=品，D正确。 例3：23.8kg 解析：气体初态p1=9.8×10Pa,V1=20m,T=280K, 末态P2=1.0×10Pa,V2未知，T2=300K 由理想气体状态方程知P上=P当 常特6踪子 9.8×10×300×20m=21.0m3 1.0×103×280 因V2>V,故有气体从房间内流出，房间内气体质量m2= V 20 m=2i×25kg≈23.8kg。 探究点2理想气体的图像问题 例4：(1)2×10°Pa(2)2.0m 解析：()从D到4状态，根韬查理定律号=号 解得pn=2×103Pag (2)从C到D状态，根据玻意耳定律pPc'2=PoV 解得V2=2.0m3。 例5：C由V-T图像可知，理想气体ab过程做等压变化，bc过 程做等温变化，d过程做等容变化。根据理想气体状态方程， 有=C,可知6c过程理想气体的体积增大，则压强减小。放 选C。 探究点3关联气体问题 6:石147。 解析：设初态压强为Po,膨胀后A、B压强相等，均为1.2po0 B中气体始末状态温度相等，则有 %=1.2(2%-),=石% A带分气体满天学会 解得TA=1.4Tog 跟踪训练：A管内压强为74.36cmHg、B管内压强为54.36cmHg 解析：设B管的横截面积为S,则A管的横截面积为4S(易错： 内径是2倍，横截面积是4倍)， 设B管在上方时AB管内的压强分别为PAP, 则有pA=pB+20cmHg, 倒置后，因为原B管内气体压强较小，所以液柱下移， 即A管内液柱长度减小1cm,根据两管内径关系可知， B管内液柱长度增加4cm,压强关系为pB'=pa'+23cmHg, A、B管内气体均发生等温变化，由玻意耳定律有 pa·4S·10cm=pa'·4S·11cm,Pg·S·10cm=pB'·S· 6 cm, 联立解得pA=74.36 cmHg Pe=54.36cmHg。 4.固体 探究点1晶体和非晶体 1.晶体非晶体(1)晶体非晶体(2)没有没有同性 2.(1)单多(2)有有异性(3)没有有同性 判断正误 (1)V(2)×(3)× 例1：B由题图可知，丙表现为各向异性，且有固定的熔点，可知 丙为单晶体；甲、乙表现为各向同性，且甲有固定的熔点，乙没 有固定的熔点，可知甲为多晶体，乙为非晶体。故选B。 跟踪训练1：D单晶体有天然的规则的几何外形，多品体和非 晶体则没有天然的规则的几何外形，A错误；同种物质可能以 晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然石英与石英玻璃， B错误；单晶体和多晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的 熔点，C错误；多晶体是由单晶体组合而成的，单晶体的某些 物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶体的物理性质表现 为各向同性，D正确。 探究点2晶体的微观结构 要点归纳 1.周期性 3.不同规则 一定条件下 判断正误 (1)×(2)V/(3)× 例2：ABD单晶体内部的微粒构成特定的空间点阵是单晶体有 天然规则几何形状的原因，单晶体在物理性质上的各向异性 是由于空间点阵中不同方向上的微粒数目不同，微粒间距离 也不相同。晶体熔点的存在是由于品体在熔化时要吸收热量 用来瓦解空间，点阵，增加分子势能，熔化过程中分子热运动的 平均动能不变，即温度不变，只有当晶体全部熔化变为液体 后，温度才会升高，分子热运动的平均动能才会增加，单晶体 也是如此。故选项A、B、D正确。 跟踪训练2：D石墨、石墨烯都是单晶体，石墨与石墨烯都是碳 元素的单质，故A、B错误；石墨、石墨烯的物理性质都表现为 各向异性，故C错误：安德烈是通过物理变化的方法获得石墨 烯的，故D正确。 5.液体 探究点1液体的表面张力 1.表面薄层 2.小于斥力大于引力 3.(1)绷紧(2)相切垂直(3)引力(4)收缩 例1：BD题图甲中露珠呈球形，这是液体表面张力作用的结 果，A错误：题图乙中液体表面层分子间的距离大于液体内部 分子间的距离，分子间作用力表现为引力，从而产生表面张 力，B正确：题图丙中水黾可以停在水面上，是由于水的表面 张力作用，C错误：表面张力产生在液体表面层，它的方向与 液面相切，且与分界面垂直，D正确。 跟踪训练1：AC布伞伞面的布料有缝隙但不漏雨水，是表面张 力的结果，故A项正确；表面张力的方向与液面相切，而不是 与液面垂直，故B项错误；硬币能够静止在水面上是液体表面 张力与其重力平衡的结果，故C项正确：由于液体表面分子间 距离略大于平衡位置间距。，故液体表面存在表面张力，故D 项错误。 探究点2浸润和不浸润 要点归纳 1.(1)润湿附着(2)不会润湿不会附着 2.(1)上升下降(2)小(3)凹形向上向下低 判断正误 (1)×(2)×(3)V 例2：C由题图知水浸润玻璃，故A错误：由题图知水银不浸润 玻璃，故B错误；水与玻璃杯壁之间的附着层中的分子间距 小，分子间作用力表现为斥力，而水银与玻璃壁之间的附着层 中的分子间距大，分子间作用力表现为引力，故C正确，D 错误。 例3：AC细玻璃管插人水中，管内径越小，管内水面升高得越 高；管内径越粗，管内水面升高得越低，故选项A正确；将细玻 璃管插人水银中，管内液面会下降，故选项B错误；细玻璃管 插入跟它浸润的液体中时管内液面上升，插人跟它不浸润的 液体中时管内液面会降低，故选项C正确，D错误。 探究点3液晶 2.(2)不(3)不3.棒状 例4：CD液晶的微观结构介于固体和液体之间，虽然液晶分子 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，选项A、B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，选项C、D 正确。 跟踪训练2：B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，不符合液晶分子的排列规律，故C错误。故 选B。 素养能力提升 例5：C当玻璃板在容器底部时，由平衡条件得F弹+F浮+F支 =G,可知弹力小于重力；当玻璃板在水中且没有接触杯底时， 由平衡条件得F弹+F浮=G,可知弹力小于重力；当玻璃板刚 —20 好要离开水面时，设玻璃板与水分子之间的吸引力为F分，由 平衡条件得F=G+F分，可知弹力大于重力；当玻璃板在空 中时，弹力等于重力。故A、B、D错误，C正确。 章末整合素养提升 知识网络构建 温度t+273.15质量温度P2V,原点质量压强 原点质量体积原点相互作用力兰几何形 T T. 状熔点各向异性各向同性各向同性大引各向 异性 高考真题专练 1.B由题可知一定质量的理想气体，ab、cd分别为双曲线的一 部分，故ab、cd分别为该气体的两段等温变化的过程。则T。 =T,、T。=Td,A、C错误；ad、bc两过程都是等容变化，由图可 知，>pA>,根据查理定律可知吃=岩，可得乙，>7、7 >T,故B正确，D错误。故选B。 2B根据号=C,可得p=S1,从a到6，气休压强不变，温度 升高，则体积变大；从b到c,气体压强减小，温度降低，因c点 与原点连线的斜率小于b点与原点连线的斜率，c态的体积大 于b态体积。故选B。 B由盖一昌萨克定律得会其中y=6+S义日 335cm3,T1=273+27(K)=300K,V2=V。+S2=330+ 0.5x(cm),代人解得T-沿+190(K),根据7=i+273K 67 可知，沿+'”（℃），放若在吸管上标注等差温度值，则 刻度均匀，故A错误：当x=20cm时，该装置所测的温度最 高，代入解得t=31.5℃，故该装置所测温度不高于 31.5℃，当x=0时，该装置所测的温度最低，代入解得tmm= 22.5℃，故该装置所测温度不低于22.5℃，故B正确，C错 误：其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，由盖一吕萨克定 律可知，油柱离罐口距离不变，故D错误。故选B。 4.(1)450K(2)4×10-3m 解析：(1)活塞缓慢上升过程中，气体做等压变化， 根据盖一吕萨克定律北=上 T=T 代入数值解得T=450K。 (2)设稳定后气体的压强为P2, 根据平衡条件有p2S=PoS+mg 分析可知初始状态时气体压强与大气压相等为%， 整个过程根据玻意耳定律PoV。=P2V2 联立解得V2=4×103m3。 5.(1)0.05m1.2×10Pa(2)1.35×10Pa 解析：(1)根据体积关系Sh1=S2h2 可得下方液面下降高度h2=0.05m 5