2024-2025學年高中物理第九章固體液體和物態(tài)變化2液體學案新人教版選修3-31

PAGE8-其次節(jié)液體【素養(yǎng)目標定位】※了解液體的微觀結構※知道生活中的表面張力現(xiàn)象※知道生活中的浸潤和不浸潤現(xiàn)象，了解毛細現(xiàn)象※了解液晶的特性及應用【素養(yǎng)思維脈絡】課前預習反饋學問點1液體的微觀結構1．液體的宏觀性質液體的性質介于氣體和固體之間。2．特點(1)與固體一樣具有肯定的體積，不易__壓縮__。(2)像氣體一樣沒有固定的形態(tài)，具有__流淌性__。(3)液體表現(xiàn)出各向__同__性。(4)液體擴散比固體擴散__快__。學問點2液體的表面張力1．表面層(1)液體跟__氣體__接觸表面存在一個薄層叫作表面層。(2)表面層里的分子比液體內部__稀疏__，分子間的距離比液體內部__大一些__，分子力表現(xiàn)為__引__力。2．表面張力(1)液面各部分間相互__吸引__的力叫作表面張力。(2)表面張力是表面層內分子力作用的結果。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__。學問點3浸潤和不浸潤1．定義一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫作__浸潤__；一種液體不會潤濕某種固體，也就不會附著在這種固體的表面，這種現(xiàn)象叫作__不浸潤__。2．附著層當液體與__固體__接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫作附著層。學問點4毛細現(xiàn)象1．定義浸潤液體在細管中__上升__的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中__下降__的現(xiàn)象，稱為毛細現(xiàn)象。2．毛細管內外液面的高度差與毛細管內徑的關系毛細管內徑__越小__，高度差越大。學問點5液晶1．液晶的定義有些化合物像液體一樣具有__流淌性__，而其光學性質與某些__晶體__相像，具有各向__異__性，處于這種狀態(tài)的化合物叫作液晶。2．液晶的用途液晶可用作__顯示__元件，在生物醫(yī)學、電子工業(yè)、航空工業(yè)中都有重要應用。辨析思索『判一判』(1)表面張力是分子力的宏觀表現(xiàn)。(√)(2)表面張力使液體表面具有向外擴張的趨勢。(×)(3)有些昆蟲可以在水面上自由走動是由于有液體表面張力的原因。(√)(4)若某種液體浸潤某一固體，那么它對全部固體都浸潤。(×)(5)液晶的各種物質性質均表現(xiàn)為各向異性。(×)(6)液晶具有液體的流淌性，液晶的分子排列與液態(tài)相同。(×)『選一選』(多選)下面說法正確的是(AB)A．鴨子從池塘中出來，羽毛并不濕——不浸潤現(xiàn)象B．細玻璃棒尖端放在火焰上燒溶后尖端變成球形——表面張力C．粉筆能吸干紙上的墨水——浸潤現(xiàn)象D．布做的雨傘，雖然紗線間有空隙，卻不漏雨水——毛細現(xiàn)象解析：A是不浸潤現(xiàn)象，B是表面張力，C是毛細現(xiàn)象，D是不浸潤現(xiàn)象?！合胍幌搿晦r夫往往利用翻松地表土壤來保存土壤中的水分，你知道為什么嗎？答案：把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細管，從而阻擋了水分上升到地面而被蒸發(fā)掉。課內互動探究探究液體的微觀結構及表面張力┃┃思索探討1__■如圖所示是液體表面旁邊分子分布的大致狀況。請結合圖片思索：液體表面層內的分子距離和分子力各有什么特點？提示：液體表面層內分子間距大于液體內部分子間距；分子力表現(xiàn)為引力。┃┃歸納總結__■1．液體的微觀結構與宏觀特性液體中的分子跟固體一樣是密集在一起的，液體分子的熱運動主要表現(xiàn)為平衡位置旁邊做微小的振動，所以液體具有肯定的體積，但液體分子只在很小的區(qū)域內有規(guī)則地排列，這種區(qū)域是短暫形成的，邊界和大小隨時變更，有時瓦解，有時又重新形成。所以液體具有流淌性，液體由大量這種短暫形成的小區(qū)域構成，這種小區(qū)域雜亂無章地分布著。無肯定的形態(tài)，分子的移動比固定簡單，所以擴散比固體要快。2.對液體表面張力的理解(1)液體表面張力的形成②分子間距離特點：由于蒸發(fā)覺象，液體表面分子分布比內部分子稀疏。②分子力特點：液體內部分子間引力、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生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜。(2)表面張力及其作用①表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。如圖所示。②表面張力的大小與邊界線長度有關，還跟液體的種類、溫度有關。③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。在體積相同的狀況下，球形的表面積最小。特殊提示表面張力使液面有收縮的趨勢，故往往會誤認為收縮后r<r0。實質上液體表面張力是液體表面層分子間距離大于分子間平衡距離r0時，表現(xiàn)出的分子間的吸引力。┃┃典例剖析__■典例1(多選)以下說法正確的是(AD)A．小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中是液體表面張力在起作用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果D．噴泉噴射到空中的水形成一個個球形的小水珠是表面張力作用的結果解題指導：表面張力使液體表面層像張緊的彈性膜，所以對小昆蟲有彈力，使液滴呈球形。另外要明確表面張力與浮力的區(qū)分。解析：細致視察可以發(fā)覺，小昆蟲在水面上站定或行進過程中，其腿部位置比四周水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韌性特別好的膜上一樣，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狀況一樣，故A正確，C錯；小木塊浮于水面上時，木塊下部事實上已經陷入水中受到水的浮力作用，是浮力與重力平衡的結果，而非表面張力在起作用，B錯；噴泉噴到空中的水分散時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，故D正確。┃┃對點訓練__■1．(多選)(2024·廣東佛山市順德區(qū)校級期中)關于液體表面張力，下列說法中正確的有(BD)A．甲圖中露珠呈球形，這是地球引力作用的結果B．乙圖中液體表面層分子間的距離大于液體內部分子間的距離，產生表面張力C．丙圖中水黽可以停在水面上，是由于水的浮力作用D．丁圖中液體表面張力方向與液面平行解析：甲圖中露珠呈球形，這是液體表面張力的結果，故A錯誤；乙圖中液體表面層分子間的距離大于液體內部分子間的距離，分子力表現(xiàn)為引力，從而產生表面張力，故B正確；丙圖中水黽可以停在水面上，是由于水的表面張力作用，故C錯誤；表面張力產生在液體表面層，它的方向平行于液體表面，故D正確。探究對浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細現(xiàn)象的分析┃┃思索探討2__■日常生活中，假如你細致視察的話，會發(fā)覺水中游禽會時常的用嘴抹擦身上羽毛(如圖所示)你知道為什么嗎？提示：游禽在用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸潤羽毛。┃┃歸納總結__■1．附著層內分子受力狀況液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。2．浸潤的成因當固體分子吸引力大于液體內部分子吸引力時，附著層內液體分子比液體內部分子稠密，附著層中分子之間表現(xiàn)為斥力。具有擴展的趨勢，這時表現(xiàn)為液體浸潤固體。3．不浸潤的成因當固體分子吸引力小于液體內部分子吸引力時，附著層內液體分子比液體內部分子稀疏，附著層中分子之間表現(xiàn)為引力。具有收縮的趨勢，這時表現(xiàn)為液體不浸潤固體。4．毛細現(xiàn)象(1)兩種表現(xiàn)：浸潤液體在細管中上升及不浸潤液體在細管中下降。(2)產生緣由毛細現(xiàn)象的產生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關系。如圖所示，甲是浸潤狀況，此時管內液面呈凹形，因為水的表面張力作用，液體會受到一向上的作用力，因而管內液面要比管外高；乙是不浸潤狀況，管內液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內液面比管外低。特殊提示同一種固體，對有些液體浸潤，對有些液體不浸潤，同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體是不浸潤的。例如：水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟，水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鋅。┃┃典例剖析__■典例2(多選)以下各種說法中正確的有(CD)A．因為水銀滴在玻璃上將成橢球狀，所以說水銀是一種不浸潤液體B．由于大氣壓作用，液體在細管中上升或下降的現(xiàn)象稱為毛細現(xiàn)象C．在人造衛(wèi)星中，由于一切物體都處于完全失重狀態(tài)，所以一個固定著的容器中裝有浸潤其器壁的液體時，必需用蓋子蓋緊，否則容器中的液體肯定會沿器壁流散D．當A液體和B固體接觸時，發(fā)生浸潤現(xiàn)象還是發(fā)生不浸潤現(xiàn)象，關鍵取決于B固體分子對附著層A液體分子的吸引力比液體內的分子對附著層分子吸引力大些還是小些解題指導：液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。浸潤與不浸潤是兩者合力的表現(xiàn)。解析：水銀不浸潤玻璃，但可能浸潤其他固體，所以A錯；在處于完全失重狀態(tài)的人造衛(wèi)星上，假如液體浸潤其器壁，液體和器壁的附著層就會擴張，沿著器壁流散，故必需蓋緊，C正確；D選項正確說明白發(fā)生浸潤和不浸潤現(xiàn)象的微觀原理，D對；毛細現(xiàn)象是由于液體浸潤固體(細管)引起液體上升及不浸潤固體引起的液體下降的現(xiàn)象，不是大氣壓作用，B錯。┃┃對點訓練__■2．(多選)水對玻璃是浸潤液體而水銀對玻璃是不浸潤液體，它們在毛細管中將產生上升或下降的現(xiàn)象，現(xiàn)把不同粗細的三根毛細管插入水和水銀中，如圖所示，正確的現(xiàn)象應是(AD)解析：浸潤液體在細管中上升或不浸潤體在細管中下降的現(xiàn)象為毛細現(xiàn)象，管子越細，現(xiàn)象越明顯，AD對，BC錯。核心素養(yǎng)提升正確區(qū)分表面張力、液面彈力及浮力浮力的實質是物體的下表面與上表面所受的壓力之差。表面張力的實質是液體表面層內各部分之間的相互吸引力，是分子力的宏觀體現(xiàn)。須要留意的是，表面張力作用于液體的表面層里，并不是作用于液面上的物體上。昆蟲與極細的針漂移于水面上是表面張力在起作用，表面張力使水面上形成一個膜(表面層)，正是這個膜托住了昆蟲與細針，即膜對它們的支持力與其重力平衡。案例我們有時會發(fā)覺，有些硬幣可以浮在水面上，這是因為(D)A．硬幣所受的重力與表面張力和浮力的合力平衡B．硬幣所受的重力與浮力平衡C．硬幣所受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”，對硬幣產生一個向上的支持力，硬幣所受的重力與支持力平衡解析：這一現(xiàn)象是表面張力作用的結果。由于硬幣密度大于水的密度，硬幣放入水中易下沉，而硬幣表面由于常常和手接觸，有一層油膜，這一層油膜使硬幣與水不浸潤。將硬幣輕輕放在安靜的水面時，表面張力使水面收縮形成一個膜，正是這個膜托住了硬幣，即膜對硬幣的支持力與硬幣所受的重力平衡。故D正確。課堂鞏固達標1．(2024·江蘇省徐州市高二月考)下列敘述中正確的是(A)A．因液體表面層分子分布比液體內部稀疏，分子間相互作用表現(xiàn)為引力B．用粉筆吸干紙上的墨汁，不能用來說明毛細現(xiàn)象C．因為水銀滴在玻璃板上將成橢球狀，所以說水銀是一種不浸潤液體D．液體表面張力總是垂直于液體表面，使液體表面積趨于最小解析：與氣體接觸的液體表面層的分子間距離大于液體內部分子間距離，分子力表現(xiàn)為引力，即存在表面張力，故A正確；因為粉筆疏松多孔，所以粉筆吸干紙上的墨汁是利用了毛細現(xiàn)象，故B錯誤；浸潤與不浸潤是由液體和固體共同確定的。液體浸潤固體，附著層面積要擴張，不浸潤固體附著層面積要收縮；水銀不浸潤玻璃，但可能浸潤其他固體，故C錯誤；表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直，故D錯誤。2．(2024·河北省邢臺市高二下學期檢測)如圖甲所示，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部分用熱針刺破，棉線的形態(tài)是圖乙中的(D)解析：肥皂膜未被刺破時，作用在棉線兩側的表面張力相互平衡，棉線可以有隨意形態(tài)。當把a部分肥皂膜刺破后，在b部分肥皂膜表面張力的作用下，棉線將被繃緊。因液體表面有收縮到面積最小的趨勢，所以棉線被拉成凹的圓弧形態(tài)。正確選項為D。3．(2024·江蘇省蘇州五中高二下學期期中)關于下列四幅圖中所涉及物理學問的論述中，正確的是(B)A．甲圖中，由兩分子間作用力隨距離變更的關系圖線可知，當兩個相鄰的分子間距離為r0時，它們間相互作用的引力和斥力均為零B．乙圖中，由肯定質量的氧氣分子分別在不同溫度下速率分布狀況，可知溫度T1<T2C