2018-2019學(xué)年高中物理 第九章 固體、液體和物態(tài)變化 課時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)，了解浸潤和不浸潤現(xiàn)象及毛細現(xiàn)象，了解毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生原因.3.了解液晶的特點及其應(yīng)用． 一、液體的微觀結(jié)構(gòu)、液體的表面張力 [問題設(shè)計] 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，液體的這些特點是由什么決定的？ 答案　液體的微觀結(jié)構(gòu)． [要點提煉] 1．液體的性質(zhì) (1)具有一定的體積，不易被壓縮． (2)沒有一定的形狀，具有流動性． (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 (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)液體分子的熱運動的特點表現(xiàn)為振動與移動相結(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． 二、浸潤和不浸潤、毛細現(xiàn)象 [問題設(shè)計] 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，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？ 答案　水銀不浸潤玻璃，而水浸潤玻璃． [要點提煉] 1．浸潤和不浸潤 (1)浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上的現(xiàn)象． (2)不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，不會附著在這種固體的表面上的現(xiàn)象． 2．浸潤與不浸潤的形成原因 (1)浸潤的成因 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，附著層有擴展的趨勢，這時表現(xiàn)為液體浸潤固體． (2)不浸潤的成因 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，這時表現(xiàn)為液體不浸潤固體． 3．毛細現(xiàn)象 (1)毛細現(xiàn)象：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． (2)現(xiàn)象解釋：毛細現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤現(xiàn)象都有關(guān)系． 如圖2所示，甲是浸潤情況，此時管內(nèi)液面呈凹形，因為液體的表面張力的作用，液體會受到向上的作用力，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)用實例：植物的根輸送水、下雨時磚墻滲水． (4)對于一定的液體和一定材質(zhì)的管壁，管的內(nèi)徑越細，液體所能達到的高度越高． [延伸思考] 說某種液體浸潤，是不是對所有固體都浸潤？ 答案　不是．同一種液體，對有些固體浸潤，對有些固體不浸潤，同一種固體，可以被某些液體浸潤，也可以不被另一些液體浸潤． 三、液晶 1．液晶 某些化合物像液體一樣具有流動性，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 (1)位置無序使它像液體一樣具有流動性，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、壓力、光照、溫度)下發(fā)生改變． 3．液晶分子的排列特點 從某個方向上看液晶分子排列比較整齊，但從另一個方向看，液晶分子的排列是雜亂無章的． 4．液晶的應(yīng)用 (1)液晶顯示器． (2)利用溫度改變時液晶顏色會發(fā)生改變的性質(zhì)來探測溫度． (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，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B、C正確，選項A、D錯誤． 答案　BC 二、浸潤和不浸潤 例2　下列說法中正確的是(　　) A．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 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)鍵決定于B固體分子對附著層中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 答案　BCD 解析　水銀不浸潤玻璃，但可能浸潤其他固體，所以A錯誤，B正確；在處于完全失重狀態(tài)的人造衛(wèi)星上，如果液體浸潤器壁，液體就會沿著器壁流散，故必須蓋緊蓋子，C正確；由發(fā)生浸潤和不浸潤現(xiàn)象的微觀原理知D正確． 三、毛細現(xiàn)象 例3　把極細的玻璃管分別插入水中與水銀中，如圖所示，能正確表示毛細現(xiàn)象的是(　　) 解析　浸潤時表面張力指向液體外，不浸潤時表面張力指向液體內(nèi)，同時應(yīng)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正確，B錯誤；水銀 不浸潤玻璃，C正確，D錯誤． 答案　AC 四、液晶 例4　關(guān)于液晶的分子排列，下列說法正確的是(　　) 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引起液晶分子排列的變化，故選項B正確，C錯誤；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)變成混濁狀態(tài)，去掉電壓，又恢復(fù)透明狀態(tài)，故選項D錯誤． 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，冷卻后鑄成一個鐵球 C．脫濕衣服感覺很費勁 D．綢布傘有縫隙但不漏雨水 答案　AD 解析　B選項中鐵球的形狀決定于砂箱的形狀；C選項中脫濕衣服費勁是附著力造成的．A、D選項正確． 2．(浸潤與不浸潤)關(guān)于浸潤現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．水是浸潤液體，水銀是不浸潤液體 B．水是不浸潤液體，水銀是浸潤液體 C．浸潤現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏 D．不浸潤現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏 答案　D 解析　同一種液體是浸潤液體還是不浸潤液體是相對的，水對玻璃來說是浸潤液體，對蜂蠟來說是不浸潤液體，水銀對玻璃來說是不浸潤液體，對鉛來說是浸潤液體，故A、B錯；浸潤現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部密集，不浸潤現(xiàn)象中，附著層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，C錯，D對． 3．(毛細現(xiàn)象)用干凈的玻璃毛細管做毛細現(xiàn)象的實驗時，可以看到(　　) A．毛細管插入水中，管越細，管內(nèi)水面越高，管越粗，管內(nèi)水面越低 B．毛細管插入水銀中，管越細，管內(nèi)水銀面越高 C．毛細管插入跟它浸潤的液體中時，管內(nèi)液面上升，插入跟它不浸潤的液體中時，管內(nèi)液面下降 D．毛細管插入跟它不浸潤的液體中時，管內(nèi)液面上升，插入跟它浸潤的液體中時，管內(nèi)液面下降 答案　AC 解析　水浸潤玻璃，附著層內(nèi)分子之間表現(xiàn)為斥力，附著層擴張，液面上升，且管越細，液面上升得越高．水銀不浸潤玻璃，附著層內(nèi)分子之間表現(xiàn)為引力，附著層收縮，毛細管中液面下降，故A、C正確． 4．(液晶)關(guān)于液晶，以下說法正確的是(　　) 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．因為液晶在一定條件下發(fā)光，所以可以用來做顯示屏 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，是因為在液晶中摻入了少量多色性染料，液晶中電場強度不同時，它對不同色光的吸收強度不一樣，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，它對離子的滲透作用同人體的某些組織，在外加電壓下，液晶對不同色光的吸收強度不同，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，下列描述正確的是(　　) A．每一個液體分子都沒有固定的位置，液體分子的平衡位置時刻變動 B．液體蒸發(fā)，是因為某些動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，是因為液體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錯誤． 答案　AB 2．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C錯誤；金屬汞在常溫下就是液體，故選項D錯誤． 3．關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是(　　) 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有斥力 D．表面張力使液體的表面有收縮的趨勢 答案　D 解析　在液體與氣體接觸的表面處形成一個特殊的薄層，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．故D項正確． 4．如圖1所示，金屬框架的A、B間系一個棉線圈，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，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，立即會合并到一起 B．熔化的蠟從燃燒的蠟燭上流下來，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　對浸潤和不浸潤及毛細現(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)知識請你設(shè)想，如果玻璃杯中盛有少量水銀，放在在太空軌道上運動的宇宙飛船內(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?。宰罱K水銀會呈現(xiàn)球形，D正確． 7．如圖2所示，對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　　　　　　　　　Ⅱ 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　浸潤的情況下，液體會沿著管壁上升，這是由于附著層內(nèi)分子相互排斥，同時表面層內(nèi)分子相互吸引的結(jié)果；不浸潤的情況下，液體會沿著管壁下降，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，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)附著層分子比液體內(nèi)部密時，分子力表現(xiàn)為斥力． 8．下列對浸潤及不浸潤的理解正確的是(　　) A．在夏季，人穿棉線衣服感覺舒適是因為汗水對棉線浸潤 B．單杠、雙杠運動員上杠表演前，手及杠上涂鎂粉，是因為水對鎂粉浸潤 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為水對傘面不浸潤 D．酒精燈的燈芯經(jīng)常是用絲線做成，因為酒精對絲線浸潤 答案　AB 解析　雨傘不漏雨水是因為水浸潤傘面后水的表面張力作用，C錯；酒精燈的燈芯經(jīng)常用棉線做成，酒精對棉線浸潤，D錯，A、B對． 9．將不同材料制成的兩端開口的甲、乙細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．液體對甲管是浸潤的 B．液體對乙管是浸潤的 C．甲管中發(fā)生的不是毛細現(xiàn)象，乙管中發(fā)生的是毛細現(xiàn)象 D．甲、乙兩管中發(fā)生的都是毛細現(xiàn)象 答案　BD 解析　甲管中液面下降，說明液體對甲管是不浸潤的，乙管中液面上升，說明液體對乙管是浸潤的，無論浸潤與否，甲、乙兩管中發(fā)生的都是毛細現(xiàn)象． 10．兩個完全相同的空心玻璃球殼，其中一個盛有一半體積的水，另一個盛有一半體積的水銀，將它們封閉起來用航天飛機送到繞地球做勻速圓周運動的空間實驗站中，在如圖3所示的四個圖中(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動的空間實驗站中，球殼和其中的水、水銀均處于完全失重狀態(tài)；水浸潤玻璃，附著層有擴大的趨勢；水銀不浸潤玻璃，附著層有收縮的趨勢；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． 題組三　對液晶特點的理解 11．下列關(guān)于液晶的說法，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A、C、D錯，選項B正確． 12．關(guān)于液晶的特點及應(yīng)用正確的是(　　) A．液晶具有流動性，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 C．利用液晶在溫度變化時由透明變渾濁的特性可制作電子表、電子計算器的顯示元件 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)，可用來探測溫度 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)，但不是任何時候都呈液晶態(tài)，故A錯，B、C、D對．