魯科版選修33 第3章 第1節(jié) 液體的表面張力 學(xué)案.docVIP

第1節(jié)液體的表面張力1.液體的表面張力使液體的表面類似于張緊的彈性薄膜，具有收縮的趨勢。2表面張力形成的原因是因?yàn)橐后w與氣體接觸的表面層的分子間距較大，分子間表現(xiàn)為引力。3在液體表面劃一分界線，兩部分的表面張力等大反向，且其方向垂直于分界線指向兩側(cè)。液體表面的收縮趨勢1.實(shí)驗(yàn)：回形針、硬幣漂在水面上(1)現(xiàn)象：當(dāng)回形針或硬幣漂浮在水面上時(shí)，托起回形針或硬幣的水面稍有彎曲，就像放有圓形小物品的橡皮膜稍有彎曲一樣。(2)結(jié)論：液面給回形針或硬幣等小物品施加了向上的支持力。2實(shí)驗(yàn)：觀察肥皂膜的變化(1)現(xiàn)象：鐵絲框上的肥皂膜會把滑棍拉回。肥皂膜里的棉線圈，當(dāng)刺破圈內(nèi)肥皂膜，棉線圈外的肥皂膜使棉線張緊，形成圓形。(2)結(jié)論：液體的表面類似于張緊的彈性薄膜，具有收縮的趨勢。3實(shí)驗(yàn)結(jié)論液體表面有一種收縮的趨勢。正是這種收縮的趨勢使露珠、乳滴等變?yōu)榍蛐?。學(xué)后自檢(小試身手)如圖311所示，先把一個(gè)棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，再把環(huán)在肥皂水里浸一下，使環(huán)上布滿肥皂的薄膜。如果用熱針刺破棉線圈里那部分薄膜，則棉線圈將成為()圖311a橢圓形b長方形c圓形 d任意形狀解析：選c由于表面張力的作用，當(dāng)刺破棉線圈里的薄膜時(shí)，棉線圈外的薄膜就會收縮，使棉線圈張緊成圓形。表面張力及其微觀解釋自讀教材抓基礎(chǔ)1表面層(1)定義：液體與氣體接觸的表面存在的一個(gè)薄層。(2)特點(diǎn)：表面層分子的分布比液體內(nèi)部稀疏。2表面張力(1)定義：液體表面各部分間相互吸引的力。(2)作用效果：由于表面張力的作用，液體表面總要收縮到盡可能小的面積。而體積相等的各種形狀的物體中，球形物體的表面積最小。因此小水珠、小露珠等都呈現(xiàn)球形。若露珠過大，重力影響不能忽略，則呈橢球形，完全失重環(huán)境下，可形成標(biāo)準(zhǔn)的球形。跟隨名師解疑難1液體表面張力的形成(1)分子分布特點(diǎn)：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，表面層分子的分布比液體內(nèi)部稀疏，即表面層分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大。(2)分子力的特點(diǎn)：液體內(nèi)部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現(xiàn)為引力。(3)表面特性：表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的膜。所以說表面張力是表面層分子力作用的結(jié)果。(4)表面張力的方向：表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。如圖312所示。圖3122表面張力的作用表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小。而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。如吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形。但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在失重條件下才呈標(biāo)準(zhǔn)球形。3表面張力的大小除了跟分界線長度有關(guān)外，還跟液體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。一般情況下，溫度越高，表面張力就越小。液體中溶有雜質(zhì)時(shí)，表面張力變小，液體的密度越大，表面張力越大。學(xué)后自檢(小試身手)(多選)關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是()a表面張力是液體內(nèi)部各部分之間的相互作用力b表面張力是液體表面各部分之間的相互吸引力c不論是水還是水銀，表面張力都會使表面收縮d表面張力的方向與液面垂直解析：選bc由于液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，所以表面層分子間的作用力表現(xiàn)為引力，這種力使液體表面層的相鄰部分之間相互吸引，產(chǎn)生的吸引力即為表面張力；表面張力使液體表面有收縮的趨勢；表面張力處于液體表面，而不是與液面垂直。故b、c正確。有關(guān)表面張力現(xiàn)象的考查(1)表面張力僅是產(chǎn)生向上的力的原因，表面張力不是向上的力，是表面各部分相互吸引的力。(2)液體表面施加的向上的力屬彈力范疇，是由表面要恢復(fù)形變引起的(恢復(fù)形變的力源于表面張力)，不同于浮力；浮力是浸入液體中的物體上、下表面的壓強(qiáng)差產(chǎn)生的。典題例析1(多選)對下列現(xiàn)象的分析正確的是()a小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中靠的是液體表面的張力作用b小木塊能夠浮于水面上是液體表面張力與其重力平衡的結(jié)果c縫衣針浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的結(jié)果d噴泉噴射到空中形成一個(gè)個(gè)球形的小水珠是表面張力作用的結(jié)果思路點(diǎn)撥要正確區(qū)分表面張力和液面彈力、浮力等的不同；要注意結(jié)合平衡條件，求解液面上的平衡問題；要熟悉表面張力的大小和特點(diǎn)并能解釋一些現(xiàn)象。解析：仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，小昆蟲在水面上停留或行進(jìn)過程中，其腳部位置比周圍水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韌性非常好的膜上一樣。因此，這是液體的表面張力在起作用。浮在水面上的縫衣針與小昆蟲情況一樣，故a選項(xiàng)正確，c選項(xiàng)錯(cuò)誤。小木塊浮于水面上時(shí)，木塊的下部實(shí)際上已經(jīng)陷入水中(排開一部分水)受到水的浮力作用，是浮力與重力平衡的結(jié)果，而非表面張力在起作用，因此，b選項(xiàng)錯(cuò)誤。噴泉噴到空中的水分散時(shí)，每一小部分的表面都有表面張力在起作用且又處于失重狀態(tài)，因而形成球狀水珠(體積一定的情況下球形表面積最小，表面張力使液體表面有收縮到最小面積的趨勢)，故d選項(xiàng)正確。答案：ad探規(guī)尋律表面張力問題的分析方法(1)產(chǎn)生條件：存在液體與空氣相接觸的表面。(2)產(chǎn)生原因：表面層中液體分子之間距離較大，整體表現(xiàn)為引力，形成各部分相互吸引的特點(diǎn)。(3)現(xiàn)象：有使液體的表面收縮到最小的趨勢。跟蹤演練下列現(xiàn)象中，是由于液體的表面張力造成的有_。a船浮于水面上b硬幣或鋼針浮于水面上c肥皂泡呈球形d游泳時(shí)弄濕了的頭發(fā)粘在一起e熔化的鐵水注入內(nèi)空且為球形的沙箱，冷卻后鑄成一個(gè)鐵球f脫濕衣服感覺很費(fèi)勁g綢布傘有縫隙但不漏雨水h鋒利的玻璃片，用酒精燈燒一定時(shí)間后變鈍了解析：選項(xiàng)a中船浮于水面是浮力造成的；選項(xiàng)e中鐵球的形狀決定于沙箱的形狀；選項(xiàng)f中脫濕衣服費(fèi)勁是附著力造成的。答案：bcdgh對表面張力微觀解釋的考查典題例析2關(guān)于液體表面的收縮趨勢，正確的說法是()a因?yàn)橐后w表面分子的分布比內(nèi)部密集，所以有收縮趨勢b液體表面分子的分布和內(nèi)部相同，所以有收縮趨勢c因?yàn)橐后w表面分子的分布比內(nèi)部稀疏，所以有收縮趨勢d液體表面分子受到與其接觸的氣體分子的斥力作用，使液體表面有收縮趨勢思路點(diǎn)撥解析：液體表面層內(nèi)分子比液體內(nèi)部分子分布稀疏。在液體內(nèi)部分子間的距離是rr0，分子引力和分子斥力相等，對外表現(xiàn)的分子力為零。在表面層，分子間的距離是rr0，分子間的作用力表現(xiàn)為相互吸引，它的作用是使液體表面繃緊，有收縮的趨勢，a、b錯(cuò)誤，c正確；表面層上方的氣體分子對液體表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液體表面收縮的原因，故d錯(cuò)誤。答案：c探規(guī)尋律液體表面層與液體內(nèi)部分子分布特點(diǎn)表面層液體內(nèi)部分子密度稀疏密集分子間距d1010 md109md1010 m分子力表現(xiàn)為引力(合力)斥力與引力平衡(合力為零)表現(xiàn)表面有收縮趨勢不易被壓縮跟蹤演練液體表面張力產(chǎn)生的原因是()a液體表面層分子較緊密，分子間斥力大于引力b液體表面層分子較緊密，分子間引力大于斥力c液體表面層分子較稀疏，分子間引力大于斥力d液體表面層分子較稀疏，分子間斥力大于引力解析：選c在液體的表面層，時(shí)刻進(jìn)行的蒸發(fā)現(xiàn)象，使得其內(nèi)的分子比較稀疏，分子距離比較大，分子間的引力和斥力都較小，但斥力小得更多一些，因此，分子間引力大于斥力，故c正確。課堂雙基落實(shí)1關(guān)于液體的表面張力現(xiàn)象，下列說法正確的是()a液體表面層的分子分布比內(nèi)部密b液體有使其體積收縮到最小的趨勢c液體表面層分子之間只有引力而無斥力d液體有使其表面積收縮到最小的趨勢解析：選d液體表面層的分子分布比內(nèi)部疏，故a錯(cuò)誤；液體表面層分子間既有引力又有斥力，但引力大于斥力，即分子力為引力，此引力有使其表面積收縮到最小的趨勢，故b、c錯(cuò)誤，d正確。2液體表面張力產(chǎn)生的原因是()a在液體的表面層，分子間距過大，分子之間斥力消失，只有引力b由于氣體分子對表面層液體分子的吸引c在液體的表面層里，由于分子間距比液體內(nèi)部分子間距大，分子間引力占優(yōu)勢d由于受到指向液體內(nèi)部的吸引力的作用解析：選c在液體的表面層，分子間距比液體內(nèi)部分子間距大，分子間的引力大于斥力，對外表現(xiàn)為引力，a錯(cuò)誤，c正確。氣體分子對表面層液體分子的吸引力非常小，可以忽略，b錯(cuò)誤。表面張力與液面相切，d錯(cuò)誤。3.如圖313所示，金屬框上陰影部分表示肥皂膜。它被棉線分割成a、b兩部分。若將肥皂膜的a部分用針刺破，棉線的形狀是圖314中的()圖313圖314解析：選d刺破后，由于表面張力使液面收縮，故圖中d正確。4.如圖315所示，金屬框abcd水平放置，ab邊能在框架上無摩擦地左右滑動(dòng)。讓金屬框布滿肥皂膜，那么，ab邊將向_滑動(dòng)，做_運(yùn)動(dòng)。圖315解析：由于ab邊能在框架上無摩擦地左右滑動(dòng)，而肥皂膜的表面張力為ab邊提供了向右的拉力，使它向右做加速運(yùn)動(dòng)。答案：右加速課下綜合檢測一、選擇題 1.關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是()a液體的表面張力使表面層內(nèi)液體分子間的平均距離小于r0b液體的表面張力使表面層內(nèi)液體分子間的平均距離大于r0c產(chǎn)生表面張力的原因是表面層內(nèi)液體分子間只有引力，沒有斥力d表面張力使液體的表面有收縮的趨勢解析：選d由于表面層內(nèi)分子間的距離大于r0，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，即為表面張力，a、b錯(cuò)誤；產(chǎn)生表面張力的原因是表面層內(nèi)液體分子間引力大于斥力，表現(xiàn)為引力，c錯(cuò)誤；表面張力有使液體表面積收縮到最小的趨勢，d正確。2關(guān)于液體的表面張力，下列說法中不正確的是()a表面張力方向與液面垂直b表面張力是液體表面層中任一分界線兩側(cè)大量分子相互作用力的宏觀表現(xiàn)c表面層里的分子分布要比液體內(nèi)部稀疏些，分子力表現(xiàn)為引力d表面層里的分子距離比液體內(nèi)部大些，分子力表現(xiàn)為引力解析：選a表面層里的分子距離比液體內(nèi)部大些，即表面層里的分子分布要比液體內(nèi)部稀疏些，分子力表現(xiàn)為引力，表面張力就是表面層分子引力的宏觀表現(xiàn)，表面張力方向與液面相切，因此b、c、d正確，a錯(cuò)誤。3(多選)關(guān)于液體表面現(xiàn)象的說法中正確的是()a把縫衣針小心地放在水面上，針可以把水面壓彎而不沉沒，是因?yàn)獒樖艿降闹亓π。质芤后w的浮力b在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會呈球狀，是因?yàn)橐后w表面分子間有相互吸引力c玻璃管的裂口放在火上燒熔，它的尖端就變圓，是因?yàn)槿刍牟Ａ?，在表面張力的作用下，表面要收縮到最小d漂浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察是圓形的，是因?yàn)橛偷纬矢飨蛲越馕觯哼xbc液體表面分子間距離較大，表現(xiàn)為引力，使液體的表面積有收縮到最小的趨勢，于是形成一層水膜，使針受到向上的支持力，而不是浮力，故a錯(cuò)；水銀呈球狀，熔化的玻璃變圓，都是由液體表面張力造成的，故b、c正確；油滴呈圓形是因?yàn)槠≡跓岵藴系挠偷斡捎谝后w的表面張力的作用，其表面積要收縮到最小，因此呈圓形，故d錯(cuò)。4我們在河邊會發(fā)現(xiàn)有些小昆蟲能靜止于水面上，這是因?yàn)?)a小昆蟲的重力可以忽略b小昆蟲的重力與浮力平衡c小昆蟲的重力與表面張力平衡d表面張力使水面收縮成“彈性薄膜”，對小昆蟲產(chǎn)生一個(gè)向上的支持力，小昆蟲的重力和支持力平衡解析：選d小昆蟲靜止在水面上是因?yàn)樾±ハx所受的合外力為零；表面張力不是作用于小昆蟲上的力，而是產(chǎn)生于液體表面層中的力。5在以下事例中，不能用液體表面張力來解釋的是()a草葉上的露珠呈球形b油滴在水面上會形成一層油膜c用濕布不易擦去紗窗上的灰塵d太空中的大水滴呈球形解析：選b表面張力是使液面收縮，小露珠呈球形；由于表面張力的作用，水不易通過紗窗，所以用濕布不易擦去紗窗上的灰塵；太空中完全失重，大水滴在表面張力作用下呈球形。6.在天平的左盤掛一根鐵絲，右盤放一砝碼，且鐵絲浸于液體中，此時(shí)天平平衡，如圖1所示，現(xiàn)將左端液體下移使鐵絲剛剛露出液面，則()圖1a天平仍然平衡b由于鐵絲離開水面沾上液體，重量增加而使天平平衡破壞，左端下降c由于鐵絲剛離開液面，和液面間生成一液體膜，此液體膜的表面張力使天平左端下降d以上說法都不對解析：選c鐵絲在剛離開液面時(shí)，和液面之間形成一層膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表現(xiàn)為引力，對鐵絲產(chǎn)生向下的拉力作用，使天平左端下降。二、非選擇題7水的密度比沙的密度小，為什么沙漠中風(fēng)能刮起大量沙子，而海洋上的風(fēng)卻只能刮起少量的水珠？解析：由于海水水面有表面張力的作用，水珠之