2.5 液体 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第二章 气体、固体和液体 第4节 液体 奇妙的吹泡泡表演 情境与思考 趣味小实验 水面上的水蜘蛛 实验：探究肥皂膜表面张力的方向和特点 思考：为什么会出现这种现象？ 观察结果表明，用烧热的针刺破棉线某一侧的薄膜后，另一半肥皂膜就会立即收缩把松弛的棉线绷紧，并且始终向着肥皂膜一侧收缩，液体的表面具有收缩趋势。 线两侧液体之间的作用力为引力 产生液体表面张力，与液面相切 使液体表面绷紧 液体的表面张力 在表面层，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 液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。表面层与液体内部的微观结构不同（如图）。 设想在液体表面画一条直线MN，把液体表面分为1、2两部分，MN两侧的液体之间存在着一对与MN垂直、大小相等、方向相反的作用力（图乙）。由于是任意画的，所以这种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。这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力。 1. 产生：液体表面层分子间距较大，分子力表现为引力，宏观表现为液体表面张力。 3. 方向：与液面相切。 液体的表面张力 思考1：如何解释这两种情境下水珠的形状不同？ 叶面上的露珠是偏平球形的 4. 效果：使液面张紧并收缩，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。 2. 大小：除与边界线长度有关外，还与液体的种类、温度有关。 ★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。 表面张力的作用是使液面收缩，而在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，如果完全消除重力的影响，再大的液滴也会收缩成规则的球形。 叶面上的露珠但由于重力作用，会拉扯露珠向下摊开，因此会呈扁平球。 液体的表面张力 思考2：为什么水蜘蛛可以停在水面上？ F液 F液 G 1. 产生：液体表面层分子间距较大，分子力表现为引力，宏观表现为液体表面张力。 3. 方向：与液面相切。 4. 效果：使液面张紧并收缩，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。 2. 大小：除与边界线长度有关外，还与液体的种类、温度有关。 ★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。 薄膜对水蜘蛛的作用力使其停在水面上。 表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的薄膜。 思考：在完全相同的玻璃上撒上水之后，你观察到了什么现象？ 情境与思考 玻璃面 蜡面 现象：洁净的玻璃板上这滴水散开，石蜡的则是滚来滚去。 表明：水可以润湿玻璃，但不能润湿蜡。 情境与思考 思考1：将水和水银滴在干净的玻璃上有什么不同？ 水滴在玻璃上 水银 水银滴在玻璃上 思考2：将水和水银分别倒入玻璃管中，液面有什么不同？ 1. 某种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润。如：水浸 润玻璃。 2. 某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，这种现象叫做 不浸润。如：水不浸润石蜡。 3.一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。 浸润和不浸润 水浸润玻璃，不浸润石蜡 水银浸润铅，不浸润玻璃 4. 浸润与不浸润的微观解释： 浸润和不浸润 附着层分子相互排斥，有扩展趋势 固体分子吸引力大于液体内部分子吸引力 附着层内分子比液体内部密集(r<r0) 附着层分子相互吸引，有收缩趋势 固体分子吸引力小于液体内部分子吸引力 附着层内分子比液体内部稀疏(r>r0) 斥力（扩展） 引力（收缩） 液体与固体接触的位置形成一个液体薄层，叫附着层。附着层中的液体分子同时受到固体分子的吸引力和液体分子的吸引力。 5. 应用： 浸润和不浸润 思考1：脱脂棉为何脱脂？ 思考2：游禽羽毛在水中为何没被水润湿？ 游禽用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸润羽毛。 是为了使棉花从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液。 思考3：生活中还有哪些实例？ ④雨衣、帐篷需用不被水浸润的材料制作。 ①能够用墨水在纸上写字，是因为所用的纸被墨水浸润。 ②金属表面在喷漆前经过去油污及去锈处理，可以被油漆浸润。 ③毛巾都是用可以被水浸润的织物做成的。 水不浸润荷叶 纸巾内部有许多细小的管道，水吸附在这些细小的管道中，通过细小管道流到中间的杯子里，这就是毛细现象。 将内径不同、两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水中，观察细玻璃管中液面的高度；再将另一组内径不同、两端开口的塑料笔芯竖直插入水中，观察笔芯中液面的高度。 实验：观察毛细现象 实验结果表明，洁净细玻璃管内的液面比水面；塑料笔芯内的液面比水面低。 管的内径越小，上述现象就越明显。 1. 定义：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做 毛细现象。能发生毛细现象的细管，叫做毛细管。 新课讲授 毛细现象 不浸润液体在毛细管里下降后，形成凸液面 浸润液体在毛细管里上升后，形成凹液面 思考：什么原因使液面上升？上升的高度可能与哪些因素有关？ 1. 定义：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做 毛细现象。能发生毛细现象的细管，叫做毛细管(不一定是直的) 。 毛细现象 2. 原因： 液体浸润管壁，液体边缘部分的表面张力 如图，表面张力使管中的液体上升，当液 体的重力跟表面张力相等时(mg=F合)， 液面稳定在一定的高度。 管子越细，液柱上升的越高。 3. 高度差取决于： F压 F F G G F F 由于液体不浸润管壁，液面弯曲。液体表面张力形成向下的拉力，这个力使管中液体向下运动。当管中液体下降到一定深度时，管内外高度差为h，管内外的压力差与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。 新课讲授 新课讲授 毛细现象 4. 生活中的毛细现象： 酒精灯 墨汁上升 土壤里有很多毛细管 农民犁地使土松软 液晶电视 为什么“液体”和“晶体”联系在一起了？液晶到底是什么物质？ 新课讲授 液晶 构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上， 由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子 相互平行排列。 液晶具有液体的流动性，但在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的。 当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态。 当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态。 1. 液晶的分子形状及分子排列特征： 2. 特点：液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶分子的位置无序使它 像液体，排列有序使它像晶体。 (既不是液体，也不是晶体) 新课讲授 液晶 1. 液晶的分子形状及分子排列特征： 构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。 4. 液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷： 液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的 变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面 的差异等，都可以改变液晶的光学性质。 5. 外形特征： 液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。 3. 液晶具有光学各向异性: 入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率 不同。因此，一束非偏振光射入液晶层后再射出时，由于液晶折射率的各向异性 会产生两束光程不同的光。这两束光在出射点矢量叠加(等效于干涉)。 6. 发现：在脑、肌肉和视网膜等多种人体组织中都发现了液晶结构。 新课讲授 液晶 大脑 肌肉 视网膜 7. 应用：液晶电视、液晶显示屏等。(阅读教材p40科学漫步) 扭曲排列的液晶分子具有旋光性，即光的偏振方向沿液晶的排列方向被转。 同学们，下课！ Lavf58.12.100 Lavf57.71.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) Lavf58.12.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.41 $