高中物理选修3-3 9.2液体性质

2液体[学习目标] 1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因.2.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象及毛细现象产生的原因.3.了解液晶的特点及其应用．一、液体的微观结构及表面张力1．液体的微观结构及宏观特性(1)液体分子的排列更接近于固体，是密集排列在一起的，因而液体具有一定的体积，不易压缩．(2)液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小，所以液体没有固定的形状，具有流动性．由于液体分子的移动比固体分子容易，所以在温度相同时，液体的扩散速度比固体的扩散速度快．(3)非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才能叫做真正的固体．(选填“晶体”或“非晶体”)2．液体的表面张力(1)表面张力：由于表面层内分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，作用是使液体表面绷紧．(2)作用效果：使液面具有收缩的趋势．二、浸润和不浸润及毛细现象1．浸润和不浸润(1)浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象．(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象．(3)浸润和不浸润是分子力作用的表现．2．毛细现象(1)定义：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越细，高度差越大．三、液晶1．液晶的概念：像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的有机化合物，称为液晶．2．液晶的应用(1)液晶显示器：用于电子手表、电子计算器、电脑等．(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度．(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用．1．判断下列说法的正误．(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势，是分子力的宏观表现．(√)(2)昆虫可以在水面上自由走动是表面张力在起作用．(√)(3)水对所有固体都浸润．(×)(4)毛细管插入水中，管的内径越大，管内水面升得越高．(×)(5)液晶是液体和晶体的混合物．(×)2．要增强雨伞的防水作用，伞面可选择对水是________(选填“浸润”或“不浸润”)的布料；布料经纬线间空隙很小，小水珠落在伞面上由于________的作用，不能透过空隙．答案不浸润表面张力一、液体的微观结构液体的表面张力如图1所示是液体表面附近分子分布的大致情况．图1请结合图片思考：(1)液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点？(2)液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的？(3)小昆虫、缝衣针在水面上不下沉与小木块浮在水面上的道理相同吗？答案(1)表面层内分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力．(2)液体的微观结构．(3)不同．小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用．小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果．1．液体表面张力的成因分析(1)分子间距离特点：由于蒸发现象，液体表面层分子分布比内部分子稀疏．(2)分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力．(3)表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．2．表面张力及其作用(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图2所示．图2例1关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力C．液体的表面张力随温度的升高而增大D．表面张力的方向与液面垂直答案 B解析液体表面层分子比液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的方向沿液面的切线方向，与分界线垂直．表面张力是液体表面层分子间的作用力，随温度的升高，液体表面层分子间的距离增大，引力作用随之减小，所以表面张力减小，故B正确，A、C、D错误．例2如图3所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个()图3答案 D解析肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有面积收缩到最小的趋势，选项D正确．二、浸润和不浸润及毛细现象(1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水．为什么会出现上述不同的现象呢？(2)如图4所示，在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤里的水分，你知道这是为什么吗？图4答案(1)水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃．(2)把地表土壤锄松，破坏了土壤表层的毛细管，地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉．1．浸润和不浸润的形成原因(1)附着层内分子受力情况液体和固体接触时，附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外，还受到固体分子的吸引．(2)浸润的成因当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体．(3)不浸润的成因当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体．特别提醒浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的，与这两种物质的性质都有关系，不能单说哪一种材料浸润或不浸润．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅．2．毛细现象的产生原因毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系．如图5所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低．图5例3(多选)(2019·石家庄市高二下期末)关于图6，下列说法正确的是()图6A．图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象B．图甲为不浸润现象，图乙为浸润现象C．图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小D．图乙中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小答案AC解析由题图可知，图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象，A正确，B错误；根据浸润与不浸润的特点可知，浸润时，附着层的液体分子比液体内部的分子间距小，不浸润时，附着层的液体分子比液体内部的分子间距大，C正确，D错误．例4(多选)下列情况属于毛细现象的是()A．墨水打翻了，用粉笔可以把墨水吸干B．洗头的时候，头发聚在一起C．植物根部的养分，能升到植物的上部D．自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了答案AC解析墨水打翻了，用粉笔可以把墨水吸干，属于毛细现象，选项A正确；洗头的时候，头发聚在一起，是表面张力的作用，选项B错误；植物根部的养分，能升到植物的上部，是毛细现象，选项C正确；自来水笔灌墨水时，把皮管按几下，墨水就被吸到皮管里去了，这是大气压的作用，选项D错误．三、液晶液晶是指液态晶体，这种说法对吗？答案这种说法不对，液晶不是晶体，只是与某些晶体相似，具有各向异性．液晶的特点1．液晶具有流动性，具有液体的特点．2．液晶在不同方向上光学性质不同．3．在不同方向上液晶分子的排列情况不同．4．液晶受到外界影响时，物理性质会发生明显的变化．例5(多选)关于晶体、液晶、液体，下列说法正确的是()A．晶体和液晶的性质是完全相同的B．液晶就是液体，具有液体的所有性质C．液晶是介于晶体与液体之间的一种中间态D．液晶具有液体的流动性，具有晶体的各向异性答案CD解析晶体属于典型的固体，其分子排列呈一定的点阵结构，有规律，而液晶分子的结构是介于液态的杂乱与晶体的规律排列之间的，其像液体一样具有流动性，而在光学等物理性质上又与晶体相似，具有各向异性.1．(液体的表面张力)关于液体表面的特征，下列说法正确的是()A．液体表面层的分子分布比内部密B．液体有使其体积收缩到最小的趋势C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势答案 D解析液体表面层的分子分布比内部稀疏，故A错；液体由于表面张力作用，有使其表面积收缩到最小的趋势，故B错，D对；液体表面层分子之间既有引力也有斥力，只是由于分子间距离较大，表现为引力，故C错．2．(液体的表面张力)下列现象中，不是由于液体的表面张力造成的是()A．船浮于水面上B．硬币或钢针浮于水面上C．绸布伞有缝隙但不漏雨水D．锋利的玻璃片，用酒精灯烧一段时间后变钝了答案 A解析A项中船浮于水面上是浮力造成的，故选A.3．(浸润、不浸润及毛细现象)(2019·西安中学高二下期末)水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体，它们在毛细管中将发生上升或下降现象，现把粗细不同的三根毛细管插入水或水银中，液柱如图所示，其中正确的现象应是()答案 D解析水银对玻璃是不浸润液体，不浸润液体在毛细管内附着层液体的分子密度较小，液体分子间距较大(大于r0)，此时附着层内的分子相互作用表现为引力，液面呈现收缩的趋势，即液面下降，故不浸润液体在毛细管内下降，而且毛细管越细，不浸润液体在毛细管内下降的高度越大，故A、C错误；水对玻璃是浸润液体，浸润液体在毛细管内上升，而且毛细管越细，浸润液体在毛细管内上升的高度越大，故B错误，D正确．4．(液晶)(多选)(2019·如东高级中学高二月考)下列叙述中正确的是()A．棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质一定呈液晶态B．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件C．有一种液晶，随温度的逐渐升高，其颜色按顺序改变，利用这种性质，可用来探测温度D．利用液晶可检查肿瘤，还可以检查电路中的短路点答案BCD解析液晶态与分子的形状有关，棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态，但并不都是呈液晶态，故A错误；液晶内部分子排列不稳定，当外界条件发生微小变化时，液晶分子的排列将会发生显著的变化，利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件，故B正确；利用液晶随温度变化和改变颜色的性质可探测温度，医学上可用来检查肿瘤，生产中可以检查电路中的短路点，故C、D正确.考点一液体的表面张力1．液体表面张力产生的原因是()A．液体表面层的分子比液体内部紧密，分子间斥力大于引力B．液体表面层的分子比液体内部紧密，分子间引力大于斥力C．液体表面层的分子比液体内部稀疏，分子间引力大于斥力D．液体表面层的分子比液体内部稀疏，分子间斥力大于引力答案 C解析液体表面层的分子比液体内部稀疏，液体表面层的分子间的相互作用表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C.2．(多选)下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的()A．两滴水银相接触，立即会合并到一起B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿D．水珠在荷叶上呈球形答案ABD解析用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模具有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D.3．(多选)下列说法正确的是()A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果D．喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果答案AD解析仔细观察可以发现，小昆虫在水面上“站定”或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A正确，C错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)，受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，故B错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水近似处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D正确．考点二浸润、不浸润及毛细现象4．(多选)将不同材料制成的甲、乙两细管插入相同的液体中，甲管内液面比管外液面低，乙管内液面比管外液面高，则()A．液体对甲材料是浸润的B．液体对乙材料是浸润的C．甲管中发生的不是毛细现象，而乙管中发生的是毛细现象D．若甲、乙两管的内径变小，则甲管内液面更低，乙管内液面更高答案BD解析在液体对固体浸润的情况下，细管中液面将上升，所以A错，B对；毛细现象是指浸润液体在细管中上升，以及不浸润液体在细管中下降的现象，C错；在液体和毛细管材料一定的情况下，管越细毛细现象越明显，D对．5．(多选)下列现象中与毛细现象有关的是()A．砖块吸水B．毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润C．洗净的衣服在太阳下被晒干D．钢笔从墨水瓶里把墨水吸入笔中答案AB解析砖块、毛巾、棉花、木材、粉笔等物体内部有许多细小的孔道，可起到毛细管的作用，水会在这些细小的管道中上升，A、B正确；洗净的衣服在太阳下被晒干，这是蒸发现象，C 错误；钢笔是靠大气压强把墨水吸入笔中的，故D错误．6．(多选)把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是()答案AC考点三液晶7．关于液晶，以下说法正确的是()A．液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏C．人体组织中不存在液晶结构D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色答案 D8．关于液晶，下列说法正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质在一定条件下都能成为液晶答案 B解析液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定，液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，但液晶本身不发光，并不是所有物质都能成为液晶，故选B.9．如图1所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q 两部分的肥皂膜刺破，线的形状将变成下列选项图中的()图1答案 C解析由于液体表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，故C正确．10．(多选)下列说法正确的是()A．浸润和不浸润现象是分子间相互作用的表现B．一定质量的0 ℃的水的内能等于相同质量的0 ℃的冰的内能C．干旱天气里锄松土壤，破坏土壤中的毛细管，有利于保存地下水分D．一些昆虫可以停在水面上，是由于水面存在表面张力答案ACD解析浸润和不浸润现象是分子间相互作用的表现，与分子力有关，A正确；一定质量的0 ℃的水的内能大于相同质量的0 ℃的冰的内能，B错误；在干旱天气里锄松土壤是为了破坏土壤中的毛细管，来阻碍水分的蒸发，有利于保存地下水分，C正确；一些昆虫可以停在水面上，是水表面存在表面张力的缘故，D正确．11．(多选)关于液体，下列说法正确的是()A．水银滴放在打磨干净的铅板上，水银就附着在铅板上，很难擦去，是因为附着层内分子之间的作用表现为斥力B．液晶显示器是液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性的特点C．毛细现象是浸润和不浸润及液体表面张力作用形成的现象，现象是否明显与液体种类和毛细管的材料有关D．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离小答案ABC解析水银滴放到打磨干净的铅板上，水银就附着在铅板上，很难擦去，是因为附着层内分子之间的作用表现为斥力，水银对铅板表现为浸润，选项A正确；液晶显示器是液晶中掺入少量多色性染料，染料分子会与液晶分子结合而定向排列，从而表现出光学各向异性的特点，选项B正确；毛细现象是浸润和不浸润及液体表面张力作用形成的现象，现象是否明显与液体种类和毛细管的材料有关，选项C正确；液体表面层的分子分布比内部稀疏，选项D错误．12．(多选)下列现象中属于不浸润现象的是()A．使用钢笔难以在油纸上写出字迹B．少量的油在汤里形成小油珠C．少量的水洒在蜡纸上，成球形水珠D．沾了油的抹布，不能把带水的桌面擦干答案ACD解析水对油纸、油布、蜡纸不浸润，A、C、D正确；油在汤里形成油珠是表面张力的作用，B错误．13.如图2所示，在培养皿内注入清水，让两根细木杆相互平行地浮在水面上，再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精，两根细木杆会“自动”分离．请你解释这一现象．图2答案见解析解析漂浮在水面上的两细木杆，原来两边受到的液体表面张力大小相等、方向相反，处于平衡状态，滴入酒精后，两细木杆之间液体的表面张力减小，使得两细木杆间的液体表面张力比外侧液体的表面张力小，两细木杆就会分离．。

普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]第九章物态和物态变化2液体【教学目标】1、知道液体的宏观性质，了解液体的微观结构。

2、通过观察和实验了解表面张力现象、浸润和不浸润现象及毛细现象，并能用分子动理论的观点初步解释上述现象。

3、了解液晶的一般用途。

【教学重点难点】1、液体的微观结构及其宏观解释2、现象解释【教具准备】铁丝环、细棉线、肥皂液、钢针、打火机、洁净的玻璃板、涂蜡的玻璃板、两根玻璃管、水、水银等。

【教学过程】（提出问题学生阅读）为什么液体具有一定的体积、不易压缩？为什么液体具有流动性、没有一定的形状？液体的扩散为什么比固体快？（归纳结论）1.液体分子间的距离较小，像固体那样不易压缩，因此具有一定的体积；2.液体分子间的作用力比固体要小，分子在某一平衡位置附近振动一段时间后，可以转移到另一平衡位置附近去振动，即液体分子可以在液体中移动，因此液体具有流动性，没有一定的形状；3.由于液体分子的移动比固体分子的移动容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快。

巩固练习：关于液体，下列说法正确的是（）A.液体的性质介于气体和固体之间，更接近气体B.液体的物理性质一般表现为各向异性C.液体分子的热运动与固体类似，主要表现在固定的平衡位置附近作微小振动D.液体的扩散比固体的扩散快（学生展示答案师生共同讲评）（提出问题）叶面上的露珠、小的水银滴，总是球形的，一些昆虫可以停在水面上，你知道这是为什么吗？（分组实验）发放实验器材，学生分组做课本38页两个实验，教师巡回指导（归纳结论）启发学生得出“液体表面有收缩趋势”。

（教师讲解）表面层、表面张力及其效果。

巩固练习：1、下列有关表面张力的说法中，正确的是（）A.表面张力的作用是使液体表面扩张B.表面张力的作用是使液体表面收缩C.有些小昆虫能在水面上自由行走，是由于有表面张力的缘故D.在太空飞船中，水银液滴将呈现标准的球形2、关于液体的表面张力，下列说法正确的是（）A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力B.液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力C.不论是水还是水银，表面张力都会使表面收缩D.表面张力的方向与液面垂直（学生展示答案师生共同讲评）【演示实验提出问题】分别向一块洁净的玻璃板上和一块涂蜡的玻璃板上滴一滴水，慢慢抬起玻璃板的一端，观察现象。