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3-3

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1、 2　液體 1．液體的微觀結構 (1)液體的宏觀性質 ①液體具有一定的體積； ②液體不易被壓縮； ③液體沒有固定的形狀，具有流動性； ④液體的物理性質表現(xiàn)為各向同性。 (2)液體的分子間距離大約為r0，液體分子的熱運動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小的振動，這一點跟固體分子的運動情況類似，但液體分子沒有固定的平衡位置，它們在某一平衡位置附近振動一小段時間后，又轉到另一個平衡位置去振動。這就是液體具有流動性的原因。這一個特點明顯區(qū)別于固體。 固體(晶體)、液體和氣體的比較 固體(晶體) 液體 氣體 體積對比 1 1 1 000 單個分子表現(xiàn) 在固定的平衡

2、位置附近做微小的振動 在非固定的平衡位置附近做振動 沒有平衡位置 局部(小區(qū)域)表現(xiàn) 分子規(guī)則地排布 暫時的分子規(guī)則排布 無規(guī)則 宏觀性質 各向異性 各向同性 各向同性 【例1】 以下關于液體的說法正確的是(　　) A．非晶體的結構跟液體非常類似，可以看成是黏滯性很大的液體 B．液體的物理性質一般表現(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 解析：由液體的微觀結構知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C錯；金屬汞在常溫下就是液體，故D錯。 答案：AB 點技巧：非晶體的微觀結構　

3、 跟液體非常相似，所以嚴格地說，只有晶體才叫做真正的固體。 2．液體的表面張力 (1)實驗探究：用肥皂水做實驗來證明液面有收縮趨勢。 ①把一根棉線拴在鐵絲環(huán)上(棉線不要拉緊)，鐵絲環(huán)在肥皂水里浸過后，環(huán)上出現(xiàn)肥皂水的薄膜，用熱針刺破鐵絲環(huán)上棉線兩側肥皂水薄膜的任意一部分，棉線會被另一側薄膜拉成弧形，棉線被拉緊。 ②把一個棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，讓環(huán)上布滿肥皂水的薄膜。如果用熱針刺破棉線圈內的那部分薄膜，外邊的薄膜會把棉線拉緊呈圓形。 實驗現(xiàn)象表明，液體的表面層好像是繃緊的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢。 (2)理論分析：與氣體相接觸的液體的表面層中，液體分子分布較液體內部稀疏，即分子

4、間距大于r0 ，所以分子力表現(xiàn)為引力。 (3)表面張力：液面各部分間存在的使液面繃緊的相互吸引力，叫做表面張力。表面張力的方向垂直液面分界線，且與液面相切。 【例2】 有人在研究肥皂膜時做了下面的實驗：在一個用鐵絲彎成的圓環(huán)上，系上一個用細棉線圍成的小線圈。把這個圓環(huán)浸在肥皂水中，然后提出液面，于是環(huán)上蒙了一層肥皂膜。那個小線圈可以在肥皂膜中相當自由地來回移動(圖甲)。用一根熱針輕輕地將小線圈中的肥皂膜捅破，這時可看到小線圈立刻被拉成一個圓環(huán)(圖乙)。這是什么原因呢？ 解析：在小線圈中的肥皂膜被捅破前，各處張力都相等，所以膜上的小線圈是松弛的。用熱針將小線圈中的肥皂膜捅破后，小線

5、圈外的薄膜由于表面張力的作用一起向外收縮，結果使小線圈張緊成圓形。 點技巧：表面張力系數(shù)　 在體積相等的各種形狀的物體中，球形面積最小，所以露珠、小水滴要收縮成球形。表面張力系數(shù)是液體表面上單位長度分界線上的表面張力。同一種液體溫度升高，表面張力系數(shù)減小。不同液體表面張力系數(shù)不同，如水銀的表面張力系數(shù)較大，水比酒精的表面張力系數(shù)大。 3．浸潤和不浸潤 (1)浸潤：液體附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做浸潤。 不浸潤：液體不能附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做不浸潤。 落在潔凈玻璃板上的小水銀球能在上面滾來滾去而不附著在上面。 落在潔凈玻璃板上的小水珠會附在玻璃板上形成薄層。 (2)理論分析：跟

6、固體相接觸的液體薄層叫附著層，由于不同固體和液體的分子性質不同使得有些附著層內液體分子較內部稀疏，分子力表現(xiàn)為引力，液面收縮，表現(xiàn)為不浸潤；而有些附著層內液體分子較內部密集，分子力表現(xiàn)為斥力，液面擴展，表現(xiàn)為浸潤。 談重點：浸潤現(xiàn)象　 同一種物質，對有些液體浸潤，對另一些液體不浸潤。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。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。 【例3】 附著層里的液體分子比液體內部稀疏的原因是(　　) A．附著層里液體分子間的斥力強 B．附著層里液體分子間的引力強 C．固體分子對附著層里的液體分子的吸引比液體內部分子的吸引

7、弱 D．固體分子對附著層里的液體分子的吸引比液體內部分子的吸引強 解析：附著層里的分子既受到固體分子的吸引，又受到液體內部分子的吸引，如果受到的固體分子的吸引比較弱，附著層中的部分分子進入液體內部，從而使附著層的分子比液體內部稀疏，所以C正確，A、D錯誤；對于B，雖然附著層分子稀疏，分子間的吸引力強，這是附著層分子密集的結果，并不是引起附著層分子稀疏的原因，因此B錯誤。 答案：C 4.毛細現(xiàn)象 (1)毛細現(xiàn)象：在浸潤液體在細管里上升的現(xiàn)象和不浸潤液體在細管里下降的現(xiàn)象，叫做毛細現(xiàn)象。 (2)理論分析：在浸潤的情況下，附著層擴展，表面層收縮使液面升高，最終是表面張力的作用跟液柱

8、 因重力而產生的作用相平衡；不浸潤的情況下，附著層收縮，表面層收縮使液面下降，最終是表面張力的作用跟毛細管外液體產生的壓力作用相平衡。 (3)毛細現(xiàn)象的應用： 棉花脫脂后能夠吸水的原因在于其內部有許多細小的孔道，起到毛細管作用。 田間農作物的重要管理措施是鋤地松土，防止土地板結，其目的是破壞土壤里的毛細管，使地下水分不會快速引到地面而蒸發(fā)掉。 【例4】 把極細的玻璃管插入水中與水銀中，如圖所示，正確表示毛細現(xiàn)象的是(　　) 解析：浸潤時表面張力產生的附加壓強指向液體外，不浸潤時產生的附加壓強指向液體內，同時應明確水浸潤玻璃，而水銀不浸潤玻璃這一事實。因為水能浸潤玻璃，所以A正

9、確， B錯誤；水銀不浸潤玻璃，C正確；D項中外面浸潤，里面不浸潤，所以是不正確的。故正確選項為A、C。 答案：AC 5．液晶 (1)液晶：像液體一樣具有流動性，而其化學性質與某些晶體相似，具有各向異性的物質叫液晶。 注意：組成晶體的物質微粒(分子、原子或離子)依照一定的規(guī)律在空間有序排列，構成空間點陣，所以液晶表現(xiàn)為各向異性。液體表現(xiàn)出分子排列無序性和流動性。液晶呢？分子既保持排列有序性，又保持各向異性，還可以自由移動，位置無序，因此也保持了流動性。 (2)液晶的特點 位置無序使它像液體，而排列有序使它像晶體，所以液晶是有晶體結構的液體。 注意：液晶物質都具有較大的分子，分子形

10、狀通常是棒狀分子、碟狀分子、平板狀分子。 (3)液晶的用途 液晶可以用作顯示元件，液晶在生物醫(yī)學、電子工業(yè)、航空工業(yè)等方面都有重要應用。 為什么液晶能作顯示元件　有一種液晶，受外加電壓的影響，會由透明狀態(tài)變成混濁狀態(tài)而不再透明，去掉電壓，又恢復透明，當輸入電信號，加上適當電壓，透明的液晶變得混濁，從而顯示出設定的文字或數(shù)碼。 【例5】 下列有關液晶的一些性質的說法中，正確的是(　　) A．液晶分子的排列是穩(wěn)定的 B．液晶的光學性質隨溫度而改變 C．液晶的光學性質隨所加電場的變化而變化 D．液晶的光學性質隨所加壓力的變化而變化 解析：液晶分子既有排列的有序性，又可以自由移動，故

11、A錯，B、C、D均正確。 答案：BCD 6．認識表面張力的微觀本質 液體表面好像張緊的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢。 液體與氣體接觸的表面形成一薄層，叫表面層。由于表面層上方是氣體，所以表面層內的液體分子受到周圍分子作用力小于液體內部分子，表面層里的分子要比液體內部分子稀疏一些，這樣表面層分子間引力比液體內部更大一些。在液體內部分子間引力和斥力處于平衡狀態(tài)，而表面層內由于分子引力較大，因此表面層有收縮的趨勢。 液體與固體接觸處形成一個液體薄層，叫做附著層。附著層里的分子既受固體分子的吸引，又受到液體內部分子的吸引。如果受到固體分子的吸引力較弱，附著層的分子就比液體內部稀疏，在附著層

12、里分子間吸引力較大，造成跟固體接觸的液體表面有縮小的趨勢，形成不浸潤。反之，如果附著層分子受固體分子吸引力相當強，附著層分子比液體內部更密集，附著層就出現(xiàn)液體相互推斥的力，造成跟固體接觸的液體表面有擴展的趨勢，形成浸潤。 7．對比法學習浸潤和不浸潤現(xiàn)象 液體對固體浸潤的情況下，毛細現(xiàn)象表現(xiàn)為管內液面比管外液面高；液體對固體不浸潤的情況下，毛細現(xiàn)象表現(xiàn)為管內液面比管外液面低；而且管的內徑越小，毛細現(xiàn)象越明顯。 解題方法： ①浸潤與不浸潤現(xiàn)象的實質都是分子力作用的表現(xiàn)，同一種物體，對有些液體浸潤，對另一些液體不浸潤； ②同一種液體，對一些固體浸潤，對另一些固體不浸潤； ③對于毛細現(xiàn)象，

13、抓住是浸潤和不浸潤及表面張力共同作用的結果，浸潤液體在毛細管內會上升，不浸潤液體在毛細管內會下降。 【例6－1】 液體表面張力產生的原因是(　　) A．在液體的表面層，分子間距大，分子之間斥力消失，只有引力 B．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部大，分子間引力大于斥力 D．受到指向液體內部的吸引力作用 解析：在液體內部，分子間距約為r0，分子間引力與斥力大致相等，在表面層，分子間距大于r0，分子間引力大于斥力，合力為引力，即表面張力。 答案：C 歸納小結：①明確液體表面張力仍然是液體分子間力的作用的表現(xiàn)；②物體分子之間的作用力一定與分子

14、間的距離有關；③準確理解基本概念是解物理題的重要前提。 【例6－2】 下列現(xiàn)象中，哪些現(xiàn)象是由于液體的表面張力而引起的(　　) A．液體與固體、氣體不同，它在不同容器內，盡管形狀不同，但體積相同 B．兩滴水銀相互接觸，立即合并成一滴 C．新的棉織品水洗后都要縮水 D．小昆蟲能在水面上自由走動 解析：同一體積的液體在不同容器內有不同的形狀，這是由液體分子的排列規(guī)律決定的，與表面張力無關，而兩滴水銀的接觸，新棉織品水洗后縮水，小昆蟲能爬在水面上，都將受到液體表面張力的作用。 答案：BCD 【例7－1】 將不同材料制成的甲、乙細管插入相同的液體中，甲管內液面比管外液面低，乙管內液面比

15、管外液面高，則(　　) A．液體對甲材料是浸潤的 B．液體對乙材料是浸潤的 C．甲管中發(fā)生的不是毛細現(xiàn)象，而乙管中發(fā)生的是毛細現(xiàn)象 D．若甲、乙兩管的內徑變小，則甲管內液面更低，乙管內液面更高 解析：液體對固體浸潤的情況下，在附著層分子的排斥力和表面層分子的吸引力的共同作用下，液面將上升，所以A錯，B對；毛細現(xiàn)象是指浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤的液體在細管中下降的現(xiàn)象，所以C錯；在液體和毛細管材料一定的情況下，管越細毛細現(xiàn)象越明顯，所以D對。 答案：BD 【例7－2】 若液體對某種固體是浸潤的，當液體裝在由這種固體物質做成的細管中時，則(　　) A．附著層分子密度

16、大于液體內分子的密度 B．附著層分子的作用力表現(xiàn)為引力 C．管中的液體一定是凹彎月面的 D．液體跟固體接觸的面積有擴大的趨勢 解析：這首先是浸潤現(xiàn)象，這時固體分子與液體分子間的引力相當強，造成附著層內分子的分布就比液體內部更密，這樣就會使液體分子間出現(xiàn)相互斥力，使液體跟固體接觸的面積有擴大的趨勢。 答案：ACD 8．現(xiàn)實生活中液體的表面張力現(xiàn)象 (1)利用液體表面張力的特點判斷并對一些與生活、生產相結合的現(xiàn)象進行解釋。 (2)根據浸潤時表面張力產生的附加壓強指向液體外，不浸潤時產生的附加壓強指向液體內的特點判斷毛細現(xiàn)象及液體與固體接觸處的特點。 現(xiàn)實生活中液體的表面張力現(xiàn)

17、象還有很多，例如用棉線制的毛巾容易把手擦干，而用絲綢卻不容易把手擦干，這就是因為棉線浸潤水而絲綢不浸潤，當用棉線毛巾擦手時，手上的水分容易沿著棉線形成的毛細管跑到毛巾中；農田里如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤鋤松，從而減少毛細現(xiàn)象的發(fā)生；縫衣針可以漂浮在水面上；草葉上的露珠呈現(xiàn)圓球形等，都是表面張力作用的結果。 毛細現(xiàn)象是浸潤液體在毛細管中上升和不浸潤液體在毛細管里下降的現(xiàn)象，是分子力和重力共同作用的結果。 【例8－1】 下列現(xiàn)象中，主要是表面張力起了作用的是(　　) A．小縫衣針漂浮在水面上 B．木船漂浮在水面上 C．荷葉上的小水珠呈球形 D．慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍

18、高出杯口，水仍不會流出來 解析：表面張力和液體浮力不同，表面張力形成的原因是液體表面層的分子力，而浮力產生的原因是浸入液體內部的物體上、下表面的壓強差。小縫衣針漂浮在水面上，針并沒有浸入液體中，只受到水表面的作用力，故是表面張力現(xiàn)象，A正確。小船漂浮在水面上，受到的是水的浮力，B錯。表面張力的作用效果可以使液面收縮，C、D正確。 答案：ACD 【例8－2】 由于海水水面有表面張力的作用，水珠之間相互吸引著，這樣使得風很難把水珠刮起，只能夠形成海浪，所以海洋上的風只帶有少量的水沫；而沙漠中的沙子卻不一樣，沙粒之間幾乎沒有作用力，所以風很容易刮起大量的沙子……根據以上規(guī)律聯(lián)系所學知識請你設想，如果玻璃杯中盛有少量水銀，在太空軌道上運行的宇宙飛船內，水銀在杯子中將呈現(xiàn)下圖所示的怎樣的形狀(　　) 解析：在宇宙飛船內完全失重的情況下，由于重力的存在而產生的一切現(xiàn)象隨之消失；因為液體的表面張力不受失重的影響，水銀不浸潤玻璃，水銀的形狀只由表面張力來決定。在液體表面張力的作用下，水銀的表面有收縮到最小的趨勢，而體積一定時，球形的表面積最小。所以最終水銀會呈現(xiàn)球形，D正確。 答案：D 6