第2章 第5节 液体（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

第5节　液体(赋能课——精细培优科学思维) 课标要求 学习目标 1.观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。 2.知道毛细现象。 3.通过实例,了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。 1.知道液体的表面张力,了解表面张力形成的原因。 2.了解浸润和不浸润现象。 3.知道毛细现象及形成的原因。 4.了解液晶的主要性质、特点及应用。 一、液体的表面张力 1.实验:观察肥皂膜和棉线的变化 结果表明:液体的表面具有收缩趋势。 2.表面层 (1)定义:液体表面跟气体接触的薄层。 (2)特点:分子比较稀疏,分子间距离r略大于r0,分子间的作用力表现为引力。 (3)表面张力:在液体表面层内的各个方向上都存在,力的方向总是跟液面相切,且与分界面垂直,使液体表面绷紧的力。 [微点拨]　液体的表面张力有使液体表面积收缩到最小的趋势。 [质疑辨析] 　　把一枚缝衣针在手上蹭一蹭,然后放到一张棉纸上。用手托着棉纸,放入水中,棉纸浸湿下沉,而缝衣针会停在水面上。请对以下结论作出判断。 (1)缝衣针会停在水面上,是针受浮力作用的结果。 (×) (2)缝衣针会停在水面上,是水表面张力作用的结果。 (√) (3)缝衣针会停在水面上,是浮力和水表面张力的共同作用结果。 (×) 二、浸润和不浸润 1.浸润和不浸润 (1)浸润:一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象。 (2)不浸润:一种液体不会润湿某种固体,也不会附着在这种固体的表面上的现象。 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。 (2)毛细管中,当液体上升到一定的高度时,液体所受重力与液体表面张力向上的拉力平衡时,液面稳定在一定的高度。 [情境思考] 　　一位同学发现厨房碗柜里酱油瓶的下面总是有黑乎乎的一摊酱油痕迹,这是由于每次倒酱油时总会有一些酱油沿着瓶口顺流下来所造成的。他想,只要选择恰当的材料做酱油瓶的瓶口,就能保持瓶子清洁。你认为他的想法有道理吗?如果有道理,应该选择哪种材料? 提示:有道理。选择对酱油不浸润的材料做瓶口,使得洒出的酱油不会附着在瓶口上,这样瓶子底部就不会有酱油的痕迹了。 三、液晶 1.液晶构成:液晶多由棒状有机分子构成。 2.物理性质 (1)具有液体的流动性。 (2)具有晶体的光学各向异性。 3.液晶的用途 (1)应用于手机屏幕、平板电视等显示设备中。 (2)在生命科学中的应用:利用人造生物膜研究离子的渗透性,从而了解机体对药物的吸收等生理过程。 [质疑辨析] 　　液晶电视已经走进寻常百姓家,液晶显示器是液晶电视的重要组成部分。请对以下结论作出判断。 (1)液晶是一种晶体。 (×) (2)液晶是一种液体。 (×) (3)液晶具有晶体的光学各向异性。 (√) 强化点(一)　液体表面张力的理解及应用 任务驱动 　　为什么曲别针没有沉入到烧杯的底部?为什么水黾可以停在水面上? 提示:曲别针和水黾可以在水面上静止是由于液体表面存在表面张力的作用。 [要点释解明] 1.液体表面张力的成因 (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)分子间的作用力特点:液体内部分子间平均距离略小于r0,分子间的作用力表现为斥力,而液体表面层分子间距离略大于r0,分子间作用力表现为引力。 (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。 [典例]　如图所示,把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的。用烧热的针刺破a侧的薄膜,观察到棉线的形状为 (　　) 　　[解析]　先把一条棉线系在铁丝环上,再把环在肥皂液里浸一下,使环上布满肥皂液薄膜。膜中分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用力表现为引力,所以产生收缩效果;用烧热的针刺破a侧的薄膜,b中的肥皂液薄膜能使b的面积最小。故选D。 [答案]　D [题点全练清] 1.关于液体的微观结构,下列说法正确的是 (　　) A.液体分子间距离很大,相互作用力很弱 B.液体分子在杂乱无章地运动,无任何规律性 C.液体分子在振动,但无确定的平衡位置 D.液体分子排列整齐,在确定的平衡位置附近振动 解析:选C　液体很难压缩,说明液体分子间距离较小,故A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,故B错误;液体分子在振动,由于流动性,无确定的平衡位置,故C正确,D错误。 2.以下说法不正确的是 (　　) A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是液体表面张力在起作用 B.在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银呈球形,是由于表面张力的作用 C.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后,其表面受到表面张力作用使得尖端变钝 D.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果 解析:选D　小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是液体表面张力在起作用,故A正确;在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银呈球形,是由于表面张力的作用,故B正确;细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后,其表面受到表面张力作用使得尖端变钝,故C正确;小木块能够浮于水面上是小木块受到的浮力与其重力平衡的结果,故D错误。 强化点(二)　浸润、不浸润及毛细现象分析 [要点释解明] 1.浸润和不浸润现象的成因 (1)附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,接触的位置形成一个液体薄层,叫作附着层,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之间的作用力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间的作用力表现为斥力,具有扩张的趋势,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之间的作用力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间的作用力表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。 2.毛细现象 项目 浸润 不浸润 现象 液体在毛细管中上升 液体在毛细管中下降 举例 特点 对于一定的液体和一定材质的管壁,管的内径越细,毛细管内外液面差越大 产生 原因 (1)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。 (2)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 　　[典例]　关于浸润和不浸润及毛细现象,下列说法中正确的是 (　　) A.水银是浸润液体,水是不浸润液体 B.在内径小的容器里,如果液体能浸润容器壁,则液面成凹形,且液体在容器内上升 C.如果固体分子对液体分子的引力较弱,就会形成浸润现象 D.两端开口、内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中,管内水柱高度相同 [解析]　 液体对固体是否发生浸润现象,是由液体和固体共同决定的,A错误;如果液体浸润容器壁,就会形成凹形液面,且液体在容器中上升,B正确;如果固体分子对液体分子的引力较弱,小于液体内部分子间的引力,就不会形成浸润现象,C错误;内径不同的几支细玻璃管插入水中,管内水柱的高度不同,管越细,水柱高度越高,毛细现象越明显,D错误。 [答案]　B [思维建模] (1)对同一种固体,有些液体浸润,有些液体不浸润;同一种液体,对一些固体是浸润的,对另一些固体是不浸润的。例如,水能浸润玻璃,但不能浸润石蜡;水银不能浸润玻璃,但能浸润铅。 (2)浸润情况下,管内液面呈凹形,管内液面要比管外高;不浸润情况下,管内液面呈凸形,管内液面比管外低。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,高度差越大。 [题点全练清] 1.在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水,这滴水可以滚来滚去。则 (　　) A.水能浸润蜡 B.水和蜡之间无分子力作用 C.水的表面张力与液面垂直 D.水的表面张力使液面有收缩的趋势 解析:选D　在一块涂了蜡的玻璃板上滴一滴水,这滴水可以滚来滚去,这是由于水不浸润蜡,但水和蜡之间仍有分子力作用,A、B错误;水的表面张力与液面平行,使液面有收缩的趋势,C错误,D正确。 2.(2025·扬州高二期中)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,下列说法中正确的是 (　　) 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,表面张力对管中的水形成向上的拉力,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。 强化点(三)　液晶的特点及应用 任务驱动 随着人们对物质状态认识的深入,发现物质除了通常呈现的固态、液态和气态外,还存在着一些其他的状态,如等离子态、液晶态、超导态、中子态等。其中的液晶态具有的一些独特的光学性质,被人们不断地认识和应用。液晶可以作为显示元件,这利用了液晶的什么性质? 　　提示:液晶可用作显示元件是利用了其光学性质的各向异性。液晶受外加电压的影响,会由透明状态变成混浊状态而不再透明,去掉电压,又恢复透明,当输入电信号,加上适当电压,透明的液晶变得混浊,从而显示出设定的文字或图像。 [要点释解明] 1.液晶的特点 (1)液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态,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。 (2)液晶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 构成液晶的分子为有机分子,大多为棒状。 3.液晶的应用 (1)研究离子的渗透性;(2)液晶显示。 　　[典例]　(多选)关于晶体、液晶、液体,下列说法正确的是 (　　) A.晶体和液晶的性质是完全相同的 B.液晶就是液体,具有液体的所有性质 C.液晶是介于晶体与液体之间的一种物质状态 D.液晶具有液体的流动性,具有晶体的各向异性 [解析]　晶体属于典型的固体,其分子排列呈一定的点阵结构,有规律,而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的,其像液体一样具有流动性,而在光学等物理性质上又与晶体相似,具有各向异性,故C、D正确,A、B错误。 [答案]　CD [思维建模] 区分晶体和液晶 (1)在各种晶体中,原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性。 (2)液晶既具有液体的流动性,又具有晶体的光学各向异性。在某个方向上看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,其分子的排列是杂乱无章的。 [题点全练清] 1.下列关于液晶的说法中正确的是 (　　) A.液晶在电压作用下的光学性质不会改变 B.液晶的状态不会受温度的影响 C.液晶和液体没有区别 D.在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向 解析:选D　温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质,故A错误;液晶的状态受温度的影响,故B错误;液晶具有液体和晶体的性质,与一般的液体并不相同,故C错误;液晶由于受电压等因素的影响可以改变其光学性质,所以目前在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向,故D正确。 2.关于液晶,以下说法不正确的是 (　　) A.液晶既具有流动性,又具有光学各向异性 B.液晶分子排列的有序性介于固体和液体之间 C.当液晶中电场强度不同时,它对不同颜色的光吸收强度就不同 D.任何物质都有液晶态 解析:选D　液晶一方面像液体具有流动性,另一方面又像晶体,分子在特定方向排列比较整齐有序,具有光学各向异性的特点,故A、B正确;液晶具有各向异性,对不同颜色光的吸收强度随电场强度的变化而变化,故C正确;并不是所有物质都有液晶态,只有某些有机化合物才有液晶态,故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $