2018-2019學(xué)年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 課時(shí)2 液體學(xué)案 新人教版選修3-3.doc

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學(xué)案2　液體 [目標(biāo)定位] 1.了解液體的表面張力現(xiàn)象，能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因.2.了解液體的微觀結(jié)構(gòu)，了解浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象及毛細(xì)現(xiàn)象，了解毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因.3.了解液晶的特點(diǎn)及其應(yīng)用． 一、液體的微觀結(jié)構(gòu)、液體的表面張力 [問(wèn)題設(shè)計(jì)] 液體像氣體一樣沒(méi)有固定的形狀，具有流動(dòng)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)． [要點(diǎn)提煉] 1．液體的性質(zhì) (1)具有一定的體積，不易被壓縮． (2)沒(méi)有一定的形狀，具有流動(dòng)性． (3)在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為各向同性． 2．液體的微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) (1)液體中的分子跟固體一樣是密集排列在一起的，分子間距比固體稍大． (2)液體分子間的相互作用力比固體分子間的相互作用力要?。? (3)液體分子的熱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)表現(xiàn)為振動(dòng)與移動(dòng)相結(jié)合． (4)非晶體的微觀結(jié)構(gòu)跟液體非常相似． 3．液體的表面張力 (1)表面張力：由于表面層內(nèi)分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，作用是使液體表面繃緊． (2)方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線，如圖1所示． 圖1 (3)作用效果：使液面具有收縮的趨勢(shì)． 二、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)、毛細(xì)現(xiàn)象 [問(wèn)題設(shè)計(jì)] 把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來(lái)，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒(méi)有附著水銀，從水中取出的玻璃上會(huì)沾上一層水，為什么會(huì)出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn)象呢？ 答案　水銀不浸潤(rùn)玻璃，而水浸潤(rùn)玻璃． [要點(diǎn)提煉] 1．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn) (1)浸潤(rùn)：一種液體會(huì)潤(rùn)濕某種固體并附著在固體的表面上的現(xiàn)象． (2)不浸潤(rùn)：一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體，不會(huì)附著在這種固體的表面上的現(xiàn)象． 2．浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)的形成原因 (1)浸潤(rùn)的成因 如果附著層的液體分子比液體內(nèi)部的分子緊密，附著層內(nèi)分子之間的作用表現(xiàn)為斥力，附著層有擴(kuò)展的趨勢(shì)，這時(shí)表現(xiàn)為液體浸潤(rùn)固體． (2)不浸潤(rùn)的成因 如果附著層的液體分子比液體內(nèi)部的分子稀疏，附著層內(nèi)分子之間的作用表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢(shì)，這時(shí)表現(xiàn)為液體不浸潤(rùn)固體． 3．毛細(xì)現(xiàn)象 (1)毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象． (2)現(xiàn)象解釋：毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤(rùn)現(xiàn)象都有關(guān)系． 如圖2所示，甲是浸潤(rùn)情況，此時(shí)管內(nèi)液面呈凹形，因?yàn)橐后w的表面張力的作用，液體會(huì)受到向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤(rùn)情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低． 圖2 (3)應(yīng)用實(shí)例：植物的根輸送水、下雨時(shí)磚墻滲水． (4)對(duì)于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越細(xì)，液體所能達(dá)到的高度越高． [延伸思考] 說(shuō)某種液體浸潤(rùn)，是不是對(duì)所有固體都浸潤(rùn)？ 答案　不是．同一種液體，對(duì)有些固體浸潤(rùn)，對(duì)有些固體不浸潤(rùn)，同一種固體，可以被某些液體浸潤(rùn)，也可以不被另一些液體浸潤(rùn)． 三、液晶 1．液晶 某些化合物像液體一樣具有流動(dòng)性，而其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，于是把這些化合物取名液晶． 2．液晶的特點(diǎn) (1)位置無(wú)序使它像液體一樣具有流動(dòng)性，而排列有序使它像晶體一樣具有各向異性． (2)液晶的物理性質(zhì)容易在外界的影響(如電場(chǎng)、壓力、光照、溫度)下發(fā)生改變． 3．液晶分子的排列特點(diǎn) 從某個(gè)方向上看液晶分子排列比較整齊，但從另一個(gè)方向看，液晶分子的排列是雜亂無(wú)章的． 4．液晶的應(yīng)用 (1)液晶顯示器． (2)利用溫度改變時(shí)液晶顏色會(huì)發(fā)生改變的性質(zhì)來(lái)探測(cè)溫度． (3)液晶在電子工業(yè)、航空工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用． 一、表面張力 例1　關(guān)于液體的表面張力，下列說(shuō)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．液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為引力 C．不論是水還是水銀，表面張力都會(huì)使表面收縮 D．表面張力的方向與液面垂直 解析　液體表面層分子較液體內(nèi)部稀疏，故分子力表現(xiàn)為引力，表面張力的作用是使液面具有收縮的趨勢(shì)，其方向沿液面的切線方向與分界線垂直．表面張力是液體表面層分子間的作用力．故選項(xiàng)B、C正確，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤． 答案　BC 二、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn) 例2　下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．因?yàn)樗y滴在玻璃板上將成橢球狀，所以說(shuō)水銀是一種不浸潤(rùn)液體 B．液體對(duì)固體是否發(fā)生浸潤(rùn)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(gè)固定著的容器中裝有浸潤(rùn)其器壁的液體時(shí)，必須用蓋子蓋緊，否則容器中液體一定會(huì)沿器壁流散 D．當(dāng)A液體和B固體接觸時(shí)，是發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象還是發(fā)生不浸潤(rùn)現(xiàn)象，關(guān)鍵決定于B固體分子對(duì)附著層中分子的吸引力是比液體內(nèi)的分子對(duì)附著層分子吸引力大些還是小些 答案　BCD 解析　水銀不浸潤(rùn)玻璃，但可能浸潤(rùn)其他固體，所以A錯(cuò)誤，B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(rùn)器壁，液體就會(huì)沿著器壁流散，故必須蓋緊蓋子，C正確；由發(fā)生浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象的微觀原理知D正確． 三、毛細(xì)現(xiàn)象 例3　把極細(xì)的玻璃管分別插入水中與水銀中，如圖所示，能正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是(　　) 解析　浸潤(rùn)時(shí)表面張力指向液體外，不浸潤(rùn)時(shí)表面張力指向液體內(nèi)，同時(shí)應(yīng)明確水浸潤(rùn)玻璃，而水銀不浸潤(rùn)玻璃這一事實(shí)．因?yàn)樗芙?rùn)玻璃，所以A正確，B錯(cuò)誤；水銀 不浸潤(rùn)玻璃，C正確，D錯(cuò)誤． 答案　AC 四、液晶 例4　關(guān)于液晶的分子排列，下列說(shuō)法正確的是(　　) 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(huì)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 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；液晶分子的排列不穩(wěn)定，外界條件的微小變化都會(huì)引起液晶分子排列的變化，故選項(xiàng)B正確，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(huì)由透明狀態(tài)變成混濁狀態(tài)，去掉電壓，又恢復(fù)透明狀態(tài)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案　AB 1．(表面張力)下列現(xiàn)象中，是由液體的表面張力造成的是(　　) A．游泳時(shí)弄濕了的頭發(fā)黏在一起 B．熔化的鐵水注入內(nèi)空且為球形的砂箱，冷卻后鑄成一個(gè)鐵球 C．脫濕衣服感覺(jué)很費(fèi)勁 D．綢布傘有縫隙但不漏雨水 答案　AD 解析　B選項(xiàng)中鐵球的形狀決定于砂箱的形狀；C選項(xiàng)中脫濕衣服費(fèi)勁是附著力造成的．A、D選項(xiàng)正確． 2．(浸潤(rùn)與不浸潤(rùn))關(guān)于浸潤(rùn)現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．水是浸潤(rùn)液體，水銀是不浸潤(rùn)液體 B．水是不浸潤(rùn)液體，水銀是浸潤(rùn)液體 C．浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏 D．不浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏 答案　D 解析　同一種液體是浸潤(rùn)液體還是不浸潤(rùn)液體是相對(duì)的，水對(duì)玻璃來(lái)說(shuō)是浸潤(rùn)液體，對(duì)蜂蠟來(lái)說(shuō)是不浸潤(rùn)液體，水銀對(duì)玻璃來(lái)說(shuō)是不浸潤(rùn)液體，對(duì)鉛來(lái)說(shuō)是浸潤(rùn)液體，故A、B錯(cuò)；浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部密集，不浸潤(rùn)現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，C錯(cuò)，D對(duì)． 3．(毛細(xì)現(xiàn)象)用干凈的玻璃毛細(xì)管做毛細(xì)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以看到(　　) A．毛細(xì)管插入水中，管越細(xì)，管內(nèi)水面越高，管越粗，管內(nèi)水面越低 B．毛細(xì)管插入水銀中，管越細(xì)，管內(nèi)水銀面越高 C．毛細(xì)管插入跟它浸潤(rùn)的液體中時(shí)，管內(nèi)液面上升，插入跟它不浸潤(rùn)的液體中時(shí)，管內(nèi)液面下降 D．毛細(xì)管插入跟它不浸潤(rùn)的液體中時(shí)，管內(nèi)液面上升，插入跟它浸潤(rùn)的液體中時(shí)，管內(nèi)液面下降 答案　AC 解析　水浸潤(rùn)玻璃，附著層內(nèi)分子之間表現(xiàn)為斥力，附著層擴(kuò)張，液面上升，且管越細(xì)，液面上升得越高．水銀不浸潤(rùn)玻璃，附著層內(nèi)分子之間表現(xiàn)為引力，附著層收縮，毛細(xì)管中液面下降，故A、C正確． 4．(液晶)關(guān)于液晶，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．液晶態(tài)只是物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)才具有的存在狀態(tài) B．因?yàn)橐壕г谝欢l件下發(fā)光，所以可以用來(lái)做顯示屏 C．人體組織中不存在液晶結(jié)構(gòu) D．筆記本電腦的彩色顯示器，是因?yàn)樵谝壕е袚饺肓松倭慷嗌匀玖?，液晶中電?chǎng)強(qiáng)度不同時(shí)，它對(duì)不同色光的吸收強(qiáng)度不一樣，所以顯示出各種顏色 答案　D 解析　液晶態(tài)可在一定溫度范圍或某一濃度范圍存在，它對(duì)離子的滲透作用同人體的某些組織，在外加電壓下，液晶對(duì)不同色光的吸收強(qiáng)度不同，故D正確． 液體 題組一　液體的微觀結(jié)構(gòu)、表面張力 1．關(guān)于液體的特點(diǎn)，下列描述正確的是(　　) A．每一個(gè)液體分子都沒(méi)有固定的位置，液體分子的平衡位置時(shí)刻變動(dòng) B．液體蒸發(fā)，是因?yàn)槟承﹦?dòng)能較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 解析　液體易流動(dòng)，是因?yàn)橐后w分子沒(méi)有固定的平衡位置；液體蒸發(fā)，是由于那些動(dòng)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(shuō)明C、D錯(cuò)誤． 答案　AB 2．以下關(guān)于液體的說(shuō)法正確的是(　　) A．非晶體的結(jié)構(gòu)跟液體非常類似，可以看成是黏滯性極大的液體 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錯(cuò)誤；金屬汞在常溫下就是液體，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．關(guān)于液體的表面張力，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．由于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r0 B．由于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r0 C．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(méi)有斥力 D．表面張力使液體的表面有收縮的趨勢(shì) 答案　D 解析　在液體與氣體接觸的表面處形成一個(gè)特殊的薄層，稱為表面層，在液體表面層內(nèi)，分子的分布比液體內(nèi)部稀疏，它們之間的距離r>r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力，因此液體表面有收縮的趨勢(shì)．故D項(xiàng)正確． 4．如圖1所示，金屬框架的A、B間系一個(gè)棉線圈，先使框架布滿肥皂膜，然后將P和Q兩部分的肥皂膜刺破，線的形狀將變成下列選項(xiàng)圖中的(　　) 圖1 　　 答案　C 解析　由于液體表面張力的作用，液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)，故C正確． 5．下列現(xiàn)象中，哪些是液體的表面張力造成的(　　) A．兩滴水銀相接觸，立即會(huì)合并到一起 B．熔化的蠟從燃燒的蠟燭上流下來(lái)，冷卻后呈球形 C．用熔化的玻璃制成各種玻璃器皿 D．水珠在荷葉上呈球形 答案　ABD 解析　用熔化的玻璃制成各種器皿，跟各種模具有關(guān)，并非表面張力造成的，故本題選A、B、D. 題組二　對(duì)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)及毛細(xì)現(xiàn)象的理解 6．由于海水表面有表面張力的作用，水珠之間相互吸引著，這樣使得風(fēng)很難把水珠刮起，只能夠形成海浪，所以海洋上的風(fēng)中只帶有少量的水沫；而沙漠中的沙子卻不一樣，沙粒之間幾乎沒(méi)有作用力，所以風(fēng)很容易刮起大量的沙子……根據(jù)以上規(guī)律聯(lián)系所學(xué)知識(shí)請(qǐng)你設(shè)想，如果玻璃杯中盛有少量水銀，放在在太空軌道上運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船內(nèi)，水銀在杯子中將呈現(xiàn)的形狀是下圖中的(　　) 答案　D 解析　在宇宙飛船內(nèi)完全失重的情況下，由于重力的存在而產(chǎn)生的一切現(xiàn)象都消失；因?yàn)橐后w的表面張力不受失重的影響，水銀不浸潤(rùn)玻璃，水銀的形狀只由表面張力來(lái)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(shì)，而體積一定時(shí)，球形的表面積最?。宰罱K水銀會(huì)呈現(xiàn)球形，D正確． 7．如圖2所示，對(duì)于液體在器壁附近的液面發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，有下列幾種解釋，其中正確的是(　　) Ⅰ　　　　　　　　?、? 圖2 A．Ⅰ圖中表面層分子的分布比液體內(nèi)部疏 B．Ⅱ圖中表面層分子的分布比液體內(nèi)部密 C．Ⅰ圖中附著層分子的分布比液體內(nèi)部密 D．Ⅱ圖中附著層分子的分布比液體內(nèi)部疏 答案　ACD 解析　浸潤(rùn)的情況下，液體會(huì)沿著管壁上升，這是由于附著層內(nèi)分子相互排斥，同時(shí)表面層內(nèi)分子相互吸引的結(jié)果；不浸潤(rùn)的情況下，液體會(huì)沿著管壁下降，這是由于附著層內(nèi)分子和表面層內(nèi)分子均相互吸引的結(jié)果．由于液體內(nèi)部分子力約為零，因此當(dāng)附著層分子比液體內(nèi)部疏時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)附著層分子比液體內(nèi)部密時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力． 8．下列對(duì)浸潤(rùn)及不浸潤(rùn)的理解正確的是(　　) A．在夏季，人穿棉線衣服感覺(jué)舒適是因?yàn)楹顾畬?duì)棉線浸潤(rùn) B．單杠、雙杠運(yùn)動(dòng)員上杠表演前，手及杠上涂鎂粉，是因?yàn)樗畬?duì)鎂粉浸潤(rùn) C．布制的雨傘傘面能明顯看到線的縫隙，但雨傘不漏雨水是因?yàn)樗畬?duì)傘面不浸潤(rùn) D．酒精燈的燈芯經(jīng)常是用絲線做成，因?yàn)榫凭珜?duì)絲線浸潤(rùn) 答案　AB 解析　雨傘不漏雨水是因?yàn)樗?rùn)傘面后水的表面張力作用，C錯(cuò)；酒精燈的燈芯經(jīng)常用棉線做成，酒精對(duì)棉線浸潤(rùn)，D錯(cuò)，A、B對(duì)． 9．將不同材料制成的兩端開(kāi)口的甲、乙細(xì)管插入相同的液體中，甲管中液面比管外液面低，乙管中液面比管外液面高，則(　　) A．液體對(duì)甲管是浸潤(rùn)的 B．液體對(duì)乙管是浸潤(rùn)的 C．甲管中發(fā)生的不是毛細(xì)現(xiàn)象，乙管中發(fā)生的是毛細(xì)現(xiàn)象 D．甲、乙兩管中發(fā)生的都是毛細(xì)現(xiàn)象 答案　BD 解析　甲管中液面下降，說(shuō)明液體對(duì)甲管是不浸潤(rùn)的，乙管中液面上升，說(shuō)明液體對(duì)乙管是浸潤(rùn)的，無(wú)論浸潤(rùn)與否，甲、乙兩管中發(fā)生的都是毛細(xì)現(xiàn)象． 10．兩個(gè)完全相同的空心玻璃球殼，其中一個(gè)盛有一半體積的水，另一個(gè)盛有一半體積的水銀，將它們封閉起來(lái)用航天飛機(jī)送到繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間實(shí)驗(yàn)站中，在如圖3所示的四個(gè)圖中(圖中箭頭指向地球中心，陰影部分為水或水銀)． 圖3 (1)水在玻璃球殼中分布的情況，可能是________圖． (2)水銀在玻璃球殼中分布的情況，可能是________圖． 答案　(1)C　(2)B 解析　繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間實(shí)驗(yàn)站中，球殼和其中的水、水銀均處于完全失重狀態(tài)；水浸潤(rùn)玻璃，附著層有擴(kuò)大的趨勢(shì)；水銀不浸潤(rùn)玻璃，附著層有收縮的趨勢(shì)；水和水銀跟氣體(空氣或其他氣體)接觸的表面層都有收縮(使表面積最小)的趨勢(shì)． 題組三　對(duì)液晶特點(diǎn)的理解 11．下列關(guān)于液晶的說(shuō)法，正確的是(　　) A．液晶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，但不穩(wěn)定 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　液晶是一些特殊的化合物，在某些方向上分子排列規(guī)則，某些方向上雜亂．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． 12．關(guān)于液晶的特點(diǎn)及應(yīng)用正確的是(　　) A．液晶具有流動(dòng)性，光學(xué)性質(zhì)各向同性 B．彩色液晶顯示屏利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)各向異性的特點(diǎn) C．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 D．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(lái)探測(cè)溫度 答案　BCD 解析　通常棒狀分子、碟狀分子和平板狀分子的物質(zhì)容易具有液晶態(tài)，但不是任何時(shí)候都呈液晶態(tài)，故A錯(cuò)，B、C、D對(duì)．