第2章 第2节 表面张力和毛细现象（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦表面张力、浸润与不浸润、毛细现象及液晶核心知识点，从液体表面层分子分布特点切入，解析表面张力成因及作用效果，通过内聚力与附着力关系说明浸润现象，结合管径影响阐述毛细现象，最后介绍液晶特性及应用，搭建完整知识支架。 资料通过判断正误题、情境设问及例题解析，以肥皂膜棉线形状分析培养科学思维中的模型建构能力，用荷叶水珠、防水剂等实例强化物理观念。课中助力教师引导学生探究现象本质，课后练习题覆盖各知识点，帮助学生巩固提升，有效查漏补缺。

第2节　表面张力和毛细现象 1．观察液体的表面张力现象，了解表面张力产生的原因。　2.了解液体的微观结构、浸润和不浸润现象、毛细现象，了解这些现象的产生原因。　3.了解液晶的特点及其应用。 一、表面张力 1．表面层 (1)表面层：液体与气体接触的表面存在一个薄层，即表面层。 (2)特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的距离略大于分子力平衡的距离，分子间的作用力表现为引力。 2．表面张力 (1)表面张力： 液体表面各部分间的相互引力，称为表面张力。 (2)作用效果：使液体表面绷紧，液体就像被一层绷紧的弹性膜覆盖着。 二、浸润与不浸润 1．浸润：液体润湿某种固体并附着在该固体表面上的现象。 2．不浸润：液体不润湿某种固体也不附着在该固体表面上的现象。 3．液体能否浸润固体由内聚力和附着力的大小决定。 三、毛细现象 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，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，毛细管内径越小，高度差越大。 四、液晶 1．概念：既具有液体那样的流动性和连续性，又具有像晶体那样各向异性特点的流体称为液晶。 2．特点：其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性。 3．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。 (3)液晶在医学上可以用来探查肿瘤；探测微电路中的热点，检查制冷机的漏热等。 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因为液体表面存在张力。(　　) (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)× 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，所以棉线被拉成凹的圆弧形状。故棉线的形状是题图乙中的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，液体表面层分子分布比液体内部稀疏。 (2)分子力特点：液体表面层分子之间的距离略大于分子力平衡的距离，分子间的作用力表现为引力。 (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，使液体表面绷紧。 2．表面张力及作用 (1)表面张力的方向和液面相切。 (2)假想一条分界线MN将液面分割成两部分，液体表面张力示意图如图所示。 (3)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。 (4)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。 　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)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．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；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，从而形成椭球形，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，附着层中的液体分子除受到液体内部分子的吸引力(内聚力)外，还受到固体分子的吸引力(附着力)。 2．浸润的成因 如果固体分子吸引力(附着力)大于液体内部分子吸引力(内聚力)这时跟固体接触的液体有扩展的趋势，表现为液体浸润固体。 3．不浸润的成因 如果固体分子吸引力(附着力)小于液体内部分子吸引力(内聚力)，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，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。 　(多选)下列对浸润及不浸润的理解正确的是(　　) A．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润 B．单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杠上涂镁粉，是因为水对镁粉浸润 C.布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润 D．酒精灯的灯芯经常是用丝线制成，因为酒精对丝线浸润 [解析]　在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润，汗水可以通过棉线衣服蒸发出去，故A正确；单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杠上涂镁粉，是因为水对镁粉浸润，可以吸收手部汗液防止打滑，故B正确；布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是由于表面张力的作用，故C错误；酒精灯的灯芯经常是用棉线而不用丝线，是因为酒精对棉线浸润而对丝线不浸润，故D错误。 [答案]　AB 　有分别装有水和水银的两个玻璃杯如图，下列说法正确的是(　　) A．水不浸润玻璃 B．水银浸润玻璃 C．水的表面层中的水分子之间的作用力表现为引力 D．水银的表面层中的水银分子之间的作用力表现为斥力 [解析]　由题图知水浸润玻璃，水银不浸润玻璃，故A、B错误；表面层里的分子比液体内部稀疏，液体表面层分子间的距离略大于分子力平衡的距离，液体表面层分子间作用力表现为引力，故C正确，D错误。 [答案]　C 　(多选)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；由于题图甲中水能浸润玻璃管，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；题图甲、乙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，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。 　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 　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，且与分界面垂直，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．液体表面层分子的分布比内部密 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)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)航天员在“天宫课堂”中演示毛细现象时，将三根内径不同的细管插入水槽，稳定后三根管中液面(忽略液面形状)的高度是下列图中的(　　) 解析：选D。在太空中完全失重，不考虑重力影响，毛细现象中的表面张力作用使粗细不同的细管中液体充满整个管子。 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 $