物理人教版選修3-3導(dǎo)學(xué)案第九章第2節(jié)液體

2液體內(nèi)容要求液體能從液體的微觀結(jié)構(gòu)入手了解液體的基本性質(zhì)；知道液體的表面張力，了解表面張力形成的原因；能通過觀察和實(shí)驗了解浸潤和不浸潤以及毛細(xì)現(xiàn)象。液晶了解液晶的特點(diǎn)及其在生活、生產(chǎn)、科研中的應(yīng)用。同學(xué)們，你觀察過落水的雞嗎？如圖所示，雞落水時會全身濕透，俗稱“落湯雞”，而鴨子在水中嬉戲，上岸后抖一抖身子，水便會被抖落，比雞可瀟灑多了。你知道這是為什么嗎？提示：這是由于鴨子經(jīng)常用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸潤羽毛。一、液體的微觀結(jié)構(gòu)1．液體的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)分子距離：液體不易被壓縮，這說明液體分子間的距離______。(2)分子力：液體分子間的相互作用力______。(3)分子的熱運(yùn)動：液體分子的移動比固體分子的移動更容易，所以在溫度相同的情況下，液體的擴(kuò)散速度要比固體的擴(kuò)散速度快。2．液體的宏觀性質(zhì)(1)液體具有一定的________，不易被壓縮。(2)液體沒有一定的______，具有流動性。二、液體的表面張力1．液體的表面層(1)概念：液體跟______接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層。(2)特點(diǎn)：表面層內(nèi)分子間的距離______r0，因此分子間的相互作用表現(xiàn)為相互______。2．液體的表面張力(1)定義：如果在液體表面任意畫一條線，線兩側(cè)的液體之間的作用力是____力，它的作用是使液體表面______，所以叫做液體的表面張力。(2)形成原因：液體表面具有收縮的趨勢，這是因為在液體內(nèi)部，分子引力和斥力可以認(rèn)為______，而在表面層里分子間距較大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為______的緣故。思考1：“水上飄”在武俠小說中常用來形容一個人輕功高，而生活中有些小昆蟲就能在水面上輕松地跑來跑去，甚至在水面上“亭亭玉立”。你知道它們是怎么做到的嗎？三、浸潤和不浸潤1．附著層：當(dāng)液體和______接觸時，接觸的位置形成的一個液體薄層，叫做附著層。2．浸潤和不浸潤(1)概念：一種液體會______某種固體并______在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫做浸潤；一種液體不會______某種固體，也就不會______在這種固體表面，這種現(xiàn)象叫做不浸潤。(2)特點(diǎn)：一種液體是否浸潤某種固體，與__________的性質(zhì)有關(guān)系。(3)產(chǎn)生原因：浸潤和不浸潤是______作用的表現(xiàn)。當(dāng)附著層的液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏，附著層內(nèi)分子間的作用表現(xiàn)為____力，附著層有______的趨勢，這樣的液體和固體之間表現(xiàn)為______；如果附著層內(nèi)分子間的距離小于液體內(nèi)部分子間的距離，附著層內(nèi)分子之間的作用表現(xiàn)為____力，附著層有______的趨勢，這樣的液體與固體之間表現(xiàn)為______。思考2：把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒有附著水銀，而從水中取出的玻璃上會沾上一層水，為什么會出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn)象呢？四、毛細(xì)現(xiàn)象1．概念：浸潤液體在細(xì)管中______的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細(xì)管中______的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。2．特點(diǎn)：實(shí)驗和理論分析都表明，對于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越____，液體所能達(dá)到的高度越高。思考3：你知道為什么松土能保持土壤中的水分嗎？五、液晶1．概念：有些化合物像液體一樣具有______性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向______性，人們把處于這種狀態(tài)的物質(zhì)叫液晶。2．出現(xiàn)液晶態(tài)的條件：有些物質(zhì)在特定的______范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)；另一些物質(zhì)，在適當(dāng)?shù)娜軇┲腥芙鈺r，在一定的______范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)。3．用途：當(dāng)前液晶最主要的應(yīng)用方向是在______方面的應(yīng)用。答案：一、1.(1)很小(2)較大2．(1)體積(2)形狀二、1.(1)氣體(2)大于吸引2．(1)引繃緊(2)相等引力思考1提示：水的表面張力產(chǎn)生的作用。三、2．(1)潤濕附著潤濕附著(2)這兩種物質(zhì)(3)分子力引收縮不浸潤斥擴(kuò)展浸潤思考2提示：這是由于水能浸潤玻璃，而水銀不能浸潤玻璃。四、下降2．細(xì)思考3提示：把地面的土壤鋤松，破壞了土壤里的毛細(xì)管，地下的水分就不會沿著毛細(xì)管上升到地面被蒸發(fā)掉。五、異2．溫度濃度3．顯示器一、液體的微觀結(jié)構(gòu)及宏觀特性1．液體的微觀結(jié)構(gòu)液體中的分子跟固體一樣是聚集在一起的，液體分子的熱運(yùn)動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小的振動，但液體分子只在很小的區(qū)域內(nèi)有規(guī)則地排列，這種區(qū)域是暫時形成的，邊界和大小隨時改變，有時瓦解，有時又重新形成。液體由大量這種暫時形成的小區(qū)域構(gòu)成，這種小區(qū)域雜亂無章地分布著。2．液體的宏觀特性(1)各向同性：液體由大量暫時形成的雜亂無章分布的小區(qū)域構(gòu)成，所以液體表現(xiàn)出各向同性。(2)一定體積：液體分子的排列更接近于固體，液體中的分子聚集在一起，分子間距接近于r0，相互間的束縛作用強(qiáng)，主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小振動，所以液體具有一定的體積。(3)流動性：液體分子能在平衡位置附近做微小的振動，但沒有長期固定的平衡位置，液體分子可以在液體中移動，這是液體具有流動性的原因。(4)擴(kuò)散特點(diǎn)：液體中擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體分子運(yùn)動產(chǎn)生的，分子在液體里的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。非晶體的微觀結(jié)構(gòu)跟液體非常相似，所以嚴(yán)格地說，只有晶體才叫真正的固體。二、如何理解液體的表面張力1．液體的表面張力的形成(1)分子間距特點(diǎn)：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，液體表面分子分布比內(nèi)部分子稀疏。(2)分子力特點(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，使液體表面形成一層繃緊的膜。(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。如圖所示。2．表面張力及其作用(1)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。例如，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，在完全失重條件下才呈球形)(2)表面張力的形成原因是表面層(液體跟空氣接觸的一個薄層)中分子間距離大，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。(3)表面張力的大小除了跟邊界線長度有關(guān)外，還跟液體的種類、溫度有關(guān)。表面張力使液面有收縮的趨勢，故往往會誤認(rèn)為收縮后r＜r0。實(shí)質(zhì)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。三、對浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細(xì)現(xiàn)象的分析1．附著層內(nèi)分子受力情況液體和固體接觸時，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。2．浸潤的成因當(dāng)固體分子吸引力大于液體內(nèi)部分子力時，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)部分子稠密，附著層中分子之間表現(xiàn)為斥力，具有擴(kuò)展的趨勢，這時表現(xiàn)為液體浸潤固體。3．不浸潤的成因當(dāng)固體分子吸引力小于液體內(nèi)部分子力時，附著層內(nèi)液體分子比液體內(nèi)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(xì)現(xiàn)象(1)兩種表現(xiàn)：浸潤液體在細(xì)管中上升及不浸潤液體在細(xì)管中下降。(2)產(chǎn)生原因毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關(guān)系。如圖所示，甲是浸潤情況，此時管內(nèi)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(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤情況，管內(nèi)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(nèi)液面比管外低。同一種物體，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，但能浸潤鉛。類型一對液體表面張力的理解【例1】下列有關(guān)表面張力的說法中，正確的是()。A．表面張力的作用是使液體表面伸張B．表面張力的作用是使液體表面收縮C．有些小昆蟲能在水面自由行走，這是由于有表面張力的緣故D．用滴管滴液體，滴的液滴總是球形，這是由于表面張力的緣故點(diǎn)撥：了解表面張力的形成原因和作用效果，是正確處理本題的關(guān)鍵。解析：表面張力的作用效果是使液體表面收縮，由于表面張力，被壓彎的液面收縮，使小昆蟲行走在液面上；表面張力使液滴收縮成球形。答案：BCD題后反思：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢，在體積相等的各種形狀的物體中，球形表面積最小，所以液滴總是呈球形。類型二對浸潤與不浸潤現(xiàn)象的分析【例2】以下各種說法中正確的有()。A．因為水銀滴在玻璃板上呈現(xiàn)橢球狀，所以說水銀是一種不浸潤液體B．液體對固體是否發(fā)生浸潤現(xiàn)象，是由液體和固體兩者的性質(zhì)共同決定的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，必須用蓋子蓋緊，否則容器中的液體一定會沿器壁流散D．當(dāng)A液體和B固體接觸時，是發(fā)生浸潤現(xiàn)象還是發(fā)生不浸潤現(xiàn)象，關(guān)鍵在于B固體分子對附著層A液體分子的吸引力，是比液體內(nèi)的分子對附著層分子吸引力大些還是小些點(diǎn)撥：浸潤與不浸潤是由液體和固體共同決定的。液體浸潤固體，附著層面積要擴(kuò)張，不浸潤固體附著層面積要收縮，產(chǎn)生的條件是固體分子和液體內(nèi)部分子對附著層分子的吸引力關(guān)系來決定的。解析：水銀不浸潤玻璃，但可能浸潤其他固體，所以A項錯誤，B項正確。在處于完全失重狀態(tài)的人造衛(wèi)星上，如果液體浸潤其器壁，液體和器壁的附著層就會擴(kuò)張，沿著器壁流散，故必須蓋緊，C項正確。D選項正確，說明了發(fā)生浸潤和不浸潤現(xiàn)象的微觀原理。答案：BCD題后反思：某種液體是否為浸潤物體，并不完全取決于自身，而是由液體和固體的性質(zhì)共同決定的，因此，不要由某一特例就確定液體是浸潤或不浸潤。類型三對毛細(xì)現(xiàn)象的理解【例3】把極細(xì)的玻璃管插入水中與水銀中，如圖所示，正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是()。點(diǎn)撥：可以從液體是否浸潤固體的角度判斷液面的形狀，由表面層的表面張力判斷液面的上升、下降情況。解析：因為水能浸潤玻璃，不可能出現(xiàn)里面浸潤，外面不浸潤的情況，所以A項正確，B項錯誤。水銀不浸潤玻璃，C項正確。D項中外面浸潤，里面不浸潤，所以是不可能的，故正確選項為A、C。答案：AC題后反思：液體與管浸潤，則管壁給液體向上的拉力，液面下凹，液體不浸潤管，則管壁給液體向下的拉力，靠近管壁處的液體下降，液面上凸。1．下列現(xiàn)象中與毛細(xì)現(xiàn)象有關(guān)的是哪些()。A．磚塊吸水B．毛巾的一角浸入水中，水會沿毛巾上升，使毛巾濕潤C(jī)．洗凈的衣服在太陽下被曬干D．自來水筆從墨水瓶里把墨水吸進(jìn)筆中2．附著層里的液體分子比液體內(nèi)部稀疏的原因是()。A．附著層里液體分子間的斥力強(qiáng)B．附著層里液體分子間的引力強(qiáng)C．固體分子對附著層里的液體分子的吸引比液體內(nèi)部分子的吸引弱D．固體分子對附著層里的液體分子的吸引比液體內(nèi)部分子的吸引強(qiáng)3．下列關(guān)于白磷和紅磷的說法中，正確的是()。A．它們是由不同的物質(zhì)微粒組成的 B．它們有不同的晶體結(jié)構(gòu)C．它們具有相同的物理性質(zhì) D．白磷的燃點(diǎn)低，紅磷的燃點(diǎn)高4．用內(nèi)徑很細(xì)的玻璃管做成的水銀氣壓計，其讀數(shù)比實(shí)際氣壓()。A．偏高 B．偏低 C．相同 D．無法判斷5．下列有關(guān)液晶的說法中，正確的是()。A．液晶具有流動性 B．液晶具有各向異性C．液晶具有穩(wěn)定的空間排列規(guī)律 D．液晶就是液態(tài)的晶體答案：1．AB洗凈的衣服在太陽下被曬干是屬于蒸發(fā)現(xiàn)象；自來水筆從墨水瓶里把墨水吸進(jìn)筆中是大氣壓強(qiáng)作用的結(jié)果。2．C附著層里的分子既受到固體分子的吸引，又受到液體內(nèi)部分子的吸引，如果受到的固體分子的吸引比較弱，附著層里的部分分子進(jìn)入液體內(nèi)部，從而使附著層的分子比液體內(nèi)部稀疏，所以C項正確，A、D項錯誤。對于選項B，雖然附著層分子稀疏，分子間的