2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 固體、液體和氣體 第四節(jié) 液體的性質(zhì) 液晶 第五節(jié) 液體的表面張力教學(xué)案 粵教版選修3-3

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1、 第四節(jié)　液體的性質(zhì)　液晶 第五節(jié)　液體的表面張力 [目標(biāo)定位] 1.知道液體的性質(zhì).2.了解液晶的特點(diǎn)及其應(yīng)用.3.知道液體的表面張力，并能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因． 一、液體的性質(zhì) [導(dǎo)學(xué)探究]　液體像氣體一樣沒有固定的形狀，具有流動性，而又像固體一樣具有一定的體積，不易被壓縮，液體的這些特點(diǎn)是由什么決定的？ 答案　液體的微觀結(jié)構(gòu)． [知識梳理] 1．液體分子的排列更接近于固體，液體中的分子是密集排列在一起的，因而液體具有一定的體積，不易被壓縮． 2．液體分子只在很小的區(qū)域內(nèi)有規(guī)則的排列，這種小區(qū)域雜亂無章的分布，使液體在宏觀上呈現(xiàn)出各向同性． 3．液體分子間的距

2、離小，相互作用力很大，液體分子的熱運(yùn)動與固體類似，主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小振動，但液體分子沒有長期固定的平衡位置，在一個(gè)平衡位置附近振動一小段時(shí)間以后，又轉(zhuǎn)移到另一個(gè)平衡位置附近振動，這就是液體具有流動性的原因． 4．由于分子在液體內(nèi)部移動比在固體中容易得多，所以液體的擴(kuò)散要比固體的擴(kuò)散快． 二、液晶 [導(dǎo)學(xué)探究]　液晶在現(xiàn)代生活中扮演著重要角色，從最初的電子手表到如今的筆記本電腦、液晶電視、可視電話、……，液晶一步步地深入到我們生活的方方面面．什么是液晶呢？它是液體嗎？ 答案　在力學(xué)性質(zhì)上像液體一樣具有流動性、連續(xù)性，而其光學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)與晶體的某些性質(zhì)相似，具有各向異性．液

3、晶不是液體． [知識梳理] 1．液晶在力學(xué)性質(zhì)上與液體相同，即具有流動性、連續(xù)性． 2．液晶在光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)方面與晶體相同，即具有各向異性． 3．液晶的用途：液晶顯示、液晶測溫． 三、液體的表面張力 [導(dǎo)學(xué)探究]　(1)把一根棉線的兩端系在鐵絲環(huán)上，不要讓棉線過緊，要使它處于略為松馳的狀態(tài)．然后將鐵絲環(huán)浸入肥皂液里，再拿出來時(shí)環(huán)上就留下了一層肥皂液的薄膜．這時(shí)薄膜上的棉線仍是松馳的(如圖1甲所示)． 用燒熱的針刺破棉線某一側(cè)的薄膜，觀察薄膜和棉線發(fā)生的變化． 甲　　　　乙　　　 　丙 圖1 (2)把一個(gè)棉線圈系在鐵絲環(huán)上，使環(huán)上布滿肥皂液的薄膜，這時(shí)膜上的棉線圈仍

4、是松馳的(如圖2甲所示)． 圖2 用燒熱的針刺破棉線圈里的薄膜，觀察棉線圈外的薄膜和棉線圈發(fā)生的變化． 以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題？ 答案　液體之間存在相互作用力，液體表面存在表面張力． [知識梳理] 1．表面層的特點(diǎn) (1)表面層的厚度是分子力的有效作用距離，數(shù)量級為10－9 m. (2)表面層內(nèi)的分子受到其他分子的作用力的合力垂直液面指向液內(nèi)． (3)分子在表面層比在液體內(nèi)具有的勢能大． 2．表面張力的形成原因：液體表面增大時(shí)，表面層的勢能就要增大，反之則要減少．因?yàn)閯菽芸偸怯袦p少的傾向，因此液體表面就有收縮的趨勢，好像張緊的彈性薄膜一樣. 一、液體的性質(zhì)

5、例1　關(guān)于液體和固體，以下說法不正確的是(　　) A．液體分子間的相互作用比固體分子間的相互作用強(qiáng) B．液體分子同固體分子一樣，也是密集在一起的 C．液體分子的熱運(yùn)動沒有長期固定的平衡位置 D．液體的擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快 答案　A 解析　液體具有一定的體積，是液體分子密集在一起的緣故，但液體分子間的相互作用不像固體分子間那樣強(qiáng)，所以B是正確的，A是錯(cuò)誤的；液體具有流動性的原因是液體分子熱運(yùn)動的平衡位置不固定，液體分子可以在液體中移動．也正是因?yàn)橐后w分子在液體里移動比固體容易，所以其擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快，C、D都是正確的． 二、液晶 例2　(多選)關(guān)于液晶分子的排列，下列說法正確的是

6、(　　) A．液晶分子在特定方向排列整齊 B．液晶分子的排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化 C．液晶分子的排列整齊且穩(wěn)定 D．液晶的物理性質(zhì)穩(wěn)定 答案　AB 解析　液晶分子在特定方向上排列比較整齊，故選項(xiàng)A正確；液晶分子排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；液晶的物理性質(zhì)不穩(wěn)定，例如：有一種液晶，在外加電壓的影響下，會由透明狀態(tài)變成渾濁狀態(tài)，去掉電壓，又恢復(fù)透明狀態(tài)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 三、液體的表面張力 例3　(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

7、B．液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的勢能 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 答案　BC 解析　在液體內(nèi)，分子間的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子勢能最小，在表面層r＞r0，分子力表現(xiàn)為引力，表面張力的作用使液面具有收縮的趨勢，其方向沿液面的切線方向與分界線垂直，且分子勢能比液體內(nèi)部的分子勢能大，故選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤． 例4　如圖3所示，先把一個(gè)棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，再把鐵絲環(huán)在肥皂液里浸一下，使鐵絲環(huán)上布滿肥皂液薄膜．如果用熱針刺破棉線圈里那部分薄膜，則棉線圈將成為圓形，主要原因是(　　) 圖3 A．液體表面層分子

8、間的斥力作用 B．液體表面受重力作用 C．液體表面的張力作用 D．棉線圈的張力作用 答案　C 解析　由于液體表面層內(nèi)分子間距離比較大，液體表面張力使得液體表面具有收縮的趨勢，故松弛的棉線圈變?yōu)閳A形，C正確． 液體 1．(液體的性質(zhì))(多選)以下關(guān)于液體的說法正確的是(　　) A．非晶體的結(jié)構(gòu)跟液體非常類似，可以看成是黏性極大的液體 B．液體的物理性質(zhì)一般表現(xiàn)為各向同性 C．液體的密度總是小于固體的密度 D．所有的金屬在常溫下都是固體 答案　AB 解析　由液體的微觀結(jié)構(gòu)知選項(xiàng)A、B正確；有些液體的密度大于固體的密度，例如汞的密度就大于鐵、銅等固體的密度，故選項(xiàng)C

9、錯(cuò)誤；金屬汞在常溫下就是液體，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．(液晶)(多選)關(guān)于液晶的特點(diǎn)及應(yīng)用，以下說法正確的是(　　) A．所有固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)，中間態(tài)液體稱為液晶 B．利用液晶在溫度變化時(shí)由透明變渾濁的特性可制作電子表、電子計(jì)算器的顯示元件 C．有一種液晶，隨溫度的逐漸升高，其顏色按順序改變，利用這種性質(zhì)，可用來探測溫度 D．液晶的物理性質(zhì)穩(wěn)定 答案　BC 3．(液體的表面張力)(多選)下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有(　　) A．水黽可以停在水面上 B．葉面上的露珠呈球形 C．滴入水中的紅墨水很快散開 D．懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運(yùn)動 答案　AB 解析　由于表面張

10、力的作用，水的表面層分子間表現(xiàn)為引力，使表面形成了彈性膜，使水黽可以停在水面上；由于表面張力的作用，使水表面層有收縮到表面積最小的趨勢，因此葉面上的露珠呈球形，A、B均正確．滴入水中的紅墨水很快散開和懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運(yùn)動，均說明水分子做無規(guī)則運(yùn)動，與表面張力無關(guān)，所以C、D均錯(cuò)誤． 4．(液體的表面張力)(多選)液體表面具有收縮趨勢的原因是(　　) A．液體可以流動 B．液體表面層的分子勢能小于液體內(nèi)部分子勢能 C．液體表面層的分子勢能大于液體內(nèi)部分子勢能 D．液體表面層的分子勢能有減小的趨勢 答案　CD 題組一　液體的性質(zhì) 1．(多選)關(guān)于液體的特點(diǎn)，下列描述正確

11、的是(　　) A．每一個(gè)液體分子都沒有固定的位置，液體分子的平衡位置時(shí)刻變動 B．液體蒸發(fā)，是因?yàn)槟承﹦幽茌^大的分子克服其他分子的作用力的緣故 C．液體變成固體(凝固)時(shí)體積一定減小 D．液體跟其他固體一樣，也是熱脹冷縮的 答案　AB 解析　液體易流動，是因?yàn)橐后w分子沒有固定的平衡位置；液體蒸發(fā)，是由于那些動能較大的分子掙脫其他分子的作用力而成為自由分子，故A、B正確；以水為反例可以說明C、D不正確． 2．關(guān)于液體分子的熱運(yùn)動，下列說法正確的是 (　　) A．較長時(shí)間在平衡位置附近的振動和較長時(shí)間平衡位置的遷移 B．較長時(shí)間在平衡位置附近的振動和短時(shí)間平衡位置的遷移 C．短

12、時(shí)間在平衡位置附近的振動和較長時(shí)間平衡位置的遷移 D．像布朗顆粒一樣，運(yùn)動無規(guī)則，但永不停息 答案　B 解析　液體分子的熱運(yùn)動主要是較長時(shí)間在平衡位置附近的微小振動，但其平衡位置短時(shí)間內(nèi)會移動到另一位置． 題組二　液晶 3．下列說法正確的是(　　) A．液晶的結(jié)構(gòu)與晶體的結(jié)構(gòu)相同 B．液晶的結(jié)構(gòu)與液體的結(jié)構(gòu)相同 C．液晶的結(jié)構(gòu)與非晶體的結(jié)構(gòu)相同 D．液晶在某些性質(zhì)上與晶體相同，在某些性質(zhì)上又與液體相同 答案　D 解析　液晶的結(jié)構(gòu)既不同于晶體的結(jié)構(gòu)，也不同于液體的結(jié)構(gòu)和非晶體的結(jié)構(gòu)，故A、B、C錯(cuò)誤．液晶在力學(xué)性質(zhì)上與液體相同，具有流動性、連續(xù)性，可以形成液滴．在光學(xué)性

13、質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面又具有明顯的各向異性，因而又具有晶體的某些性質(zhì)，所以D正確． 4．(多選)關(guān)于液晶，下列說法中正確的有(　　) A．液晶是一種晶體 B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性 C．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化 D．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化 答案　CD 解析　液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于晶體和液體之間，雖然液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的；外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)；溫度、壓力、外加電壓等因素變化時(shí)，都會改變液晶的光學(xué)性質(zhì)． 5．下列關(guān)于液晶的說法中正確的是(　　) A．液晶

14、是液體和晶體的混合物 B．液晶分子在特定方向排列比較整齊 C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光 D．所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶 答案　B 解析　液晶是某些特殊的有機(jī)化學(xué)物，在某些方向上分子排列規(guī)則，某些方向上分子排列雜亂．液晶本身不能發(fā)光，所以選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)，選項(xiàng)B正確． 題組三　液體的表面張力 6．處在液體表面層中的分子與液體內(nèi)部的分子相比有(　　) A．較小的勢能 B．較大的勢能 C．相同的勢能 D．較大的動能 答案　B 7．下列現(xiàn)象中，不是由于液體的表面張力造成的是(　　) A．船浮于水面上 B．硬幣或鋼針浮于水面上 C．綢布傘有縫

15、隙但不漏雨水 D．鋒利的玻璃片，用酒精燈燒一定時(shí)間后變鈍了 答案　A 解析　A項(xiàng)中船浮于水面上是浮力造成的，故選A. 8.如圖1所示，金屬框上陰影部分表示液體肥皂膜，它被棉線分割成a、b兩部分，若將液體肥皂膜的a部分用熱針刺破，棉線的形狀是下圖中的哪一個(gè)(　　) 圖1 答案　D 解析　肥皂膜被刺破時(shí)，作用在棉線兩側(cè)的表面張力互相平衡，棉線可以有任意形狀，當(dāng)把a(bǔ)部分液膜刺破后，在b部分液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，而在同周長的幾何圖形中，圓面積最小，所以棉線被拉成凹的圓弧形狀，正確選項(xiàng)為D. 題組四　綜合應(yīng)用 9．在天平的左盤掛一

16、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2所示．現(xiàn)將左端液體下移，使鐵絲剛剛露出液面，則(　　) 圖2 A．天平仍然平衡 B．由于鐵絲離開液面沾上液體，重量增加而使天平平衡被破壞，左端下降 C．由于鐵絲剛離開液面時(shí)，和液面間生成一層液膜，此液膜的表面張力使天平左端下降 D．以上說法都不對 答案　C 解析　由于鐵絲剛離開液面時(shí)，和液面間形成一層液膜，此液膜的表面張力使鐵絲受到向下的作用力，所以天平左端下降． 10．在培養(yǎng)皿內(nèi)注入清水，讓兩根細(xì)木桿相互平行地漂浮在水面上，然后在細(xì)木桿之間輕輕地滴幾滴酒精，細(xì)木桿會“自動”散開．請你解釋這一現(xiàn)象． 答案　漂浮在

17、水面上的細(xì)木桿，原來兩邊受到大小相等、方向相反的表面張力作用而處于平衡狀態(tài)，滴入酒精后，細(xì)木桿之間液體的表面張力減小，使得內(nèi)側(cè)的表面張力比外側(cè)的表面張力小，細(xì)木桿就被“拉”開了． 11．如圖3所示，把橄欖油滴入水和酒精的混合液里，當(dāng)混合液的密度與橄欖油的密度相同時(shí)，滴入的橄欖油呈球狀懸浮在混合液中，為什么？ 圖3 答案　滴入混合液中的橄欖油滴，受到豎直向下的重力和液體對它豎直向上的浮力作用．由于橄欖油的密度與混合液的密度相同，使得油滴處于平衡狀態(tài)．油滴在表面張力的作用下，有使液滴表面收縮到最小的趨勢，因?yàn)樵谕w積的幾何體中，球的表面積最小，所以油滴在表面張力作用下收縮成球狀懸浮在混合液中． 8