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5. 液体
人教版（2019）物理（选择性必修第三册）
第二章 气体、固体和液体
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.知道液体的表面张力，了解表面张力形成的原因
2.了解浸润和不浸润现象，知道毛细现象及形成的原因
3.了解液晶的主要性质 ，知道液晶在显示技术中的应用
在杯子中盛满清水。将曲别针一枚一枚依次放入杯中，比一比看谁放入的曲别针数量最多，而杯中的水不会溢出。你能解释这一现象吗
正确教育
液体的表面张力
观看视频，我们发现一些昆虫可以停在水面上；硬币也可以浮在水面上
这些现象表明，液体表面可能具有与内部不同的性质
液体的宏观结构
（1）分子间距离很小。
（2）分子间的相互作用力较大。
（3）分子的热运动特点表现为振动与移动相结合。
液体有一定的体积，不易被压缩；在相同温度下液体的扩散速度比固体的扩散速度快；液体没有固定的形状，具有流动性；液体的物理性质表现为各向同性。
液体的微观结构
液体的微观结构决定了液体的宏观性质
（1）各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性。
（2）一定体积：液体分子的排列更接近于固体，在液体内部，分子间的距离在r0左右，相互间的束缚作用强，主要表现为液体分子在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定的体积。
（3）流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因。
（4）扩散特点：液体中的扩散现象是液体分子运动产生的，分子在液体中的移动比固体中容易得多，所以液体的扩散速度要比固体的扩散速度快。
演示：观察肥皂膜与棉线的变化

线两侧液体之间的作用力为引力
液体的表面张力
使液体表面绷紧
液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。
1.产生：液体表面层分子间距较大，分子力表现为引力，宏观表现为液体表面张力。
2.定义：液体表面层相邻部分之间的吸引力。
3.方向：平行于液面（与液面相切）。
4.作用效果：使液面张紧并收缩到最小。
液体的表面张力
液体表面层分子间距较大，分子力表现为引力，宏观表现为液体表面张力。
产生：
定义：
方向：
作用效果：
液体表面层相邻部分之间的吸引力。
平行于液面（与液面相切）。
使液面张紧并收缩到最小。
演示：液体的表面张力
液体表面张力的微观分析
汽
表面层
液体
液体表面附近分子微观示意图
分子间距比较稀疏，
分子间距r>r0 ，
分子间的作用表现为引力.
液体的表面张力
①
②
液体表面收缩绷紧
两侧液体分子间作用力为引力
液体的表面张力
表面张力方向与液面相切，垂直于所画的线MN
表面会使得液面收缩
使其收缩到表面积最小
经典例题
C
1.水杯倒满水后水面会高出杯口一点儿而不会溢出，这是因为液体表面存在表面张力，产生表面张力的原因是( )
A.液体表面的分子距离较小，分子力体现为引力
B.液体表面的分子距离较小，分子力体现为斥力
C.液体表面的分子距离较大，分子力体现为引力
D.液体表面的分子距离较大，分子力体现为斥力
解析：产生表面张力的原因是液体表面的分子距离较大，分子力体现为引力。故选C。
正确教育
浸润和不浸润
浸润
某种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润如：水浸润玻璃
不浸润
某种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做不浸润
如：水不浸润涂抹了蜡的玻璃
蜡
浸润
液体润湿某种固体
并附着在固体表面的现象
不浸润
液体不润湿某种固体、
不附着在固体表面的现象
蜡
油
附着层
F液
F固
F固>F液
F固r < r0
r > r0
浸润
不浸润
你能判断水银和玻璃之间、水和玻璃之间是浸润还是不浸润吗
水能够浸润玻璃
水银不能浸润玻璃
水银
凸月面
附着层
水
凹月面
附着层
液体浸润固体
附着层
附着层：液体和固体接触位置形成的液体薄膜
固体分子的作用力大于液体内部分子的作用力
附着层内分子比液体内部密集（r＜r0）
附着层分子相互排斥
附着层有扩展趋势
固体
液体
斥力
（扩展）
液体不浸润固体
附着层
附着层：液体和固体接触位置形成的液体薄膜
固体分子的作用力小于液体内部分子的作用力
附着层内分子比液体内部稀疏（r＞r0）
附着层分子相互吸引
附着层有收缩趋势
固体
液体
引力（收缩）
浸润现象的微观解释
附着层
固
体
液体
附着层
固
体
液体
（1）附着层：液体与固体接触的位置形成一个液体薄层，叫附着层.附着层中的液体分子同时受到固体分子的作用力和液体分子的作用力。
（2）浸润和不浸润，是由于固体分子和液体分子对附着层内液体分子的作用力不同引起的。
（3）是否浸润与液体和固体的性质有关。例如：水银不浸润玻璃，而水银能浸润铅。
与浸润现象有关的应用
脱脂棉球
油脂涂到羽毛上
用墨水写字
毛巾可被水浸润
帐篷不被水浸润
2.规范佩戴医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一，合格医用口罩内侧使用对水不浸润的材料，如图所示为一滴水滴在医用口罩内侧的示意图.以下说法正确的是( )
A.图中水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部密集
B.该口罩为不合格产品，其内侧材料对所有的液体都浸润
C.该口罩为合格产品，其内侧材料并非对所有的液体都不浸润
D.图中水滴附着层(即固液接触层)内水分子比水滴内部密集，因为附着层水分子受到的水滴内分子的作用力比受到的口罩内侧固体材料分子的作用力小
经典例题
C
答案：C
解析：水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部稀疏，故A错误；由题图可知，水珠并没有浸润口罩内侧，因此是合格产品，浸润与不浸润现象是相对的，各种液体的密度、分子大小、分子间隙、分子间作用力大小等都各不相同，因此口罩内侧材料并不一定对所有的液体都不浸润，只要对水不浸润，就是合格产品，故B错误，C正确；水滴附着层(即固液接触层)内水分子比水滴内部稀疏，附着层水分子受到的水滴内分子的作用力比受到的口罩内侧固体材料分子的作用力大，因而使水滴表面紧绷而减小与口罩内侧固体材料的作用，故D错误.
正确教育
毛细现象
毛细现象
浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象
水在玻璃试管里
水银在玻璃试管里
（2）毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大。
（1）浸润液体在毛细管里上升，形成凹月面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面。
毛细现象的应用和预防
3.将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列各图中可能正确的是( )
A. B. C. D.
经典例题
D
解析：液体不浸润固体，就不会附着在这种固体的表面，则边界形成凸面。同时不浸润液体在毛细管中会下降，液面呈凸月面型，液体不附着在器壁，表面张力使其凸出。故选D。
经典例题
4.将两端开口的玻璃管竖直插在水中，现象如图所示，则( )
A.水不浸润玻璃
B.现象与液体的表面张力无关
C.换成直径更小的玻璃管，管内外液面的高度差将变大
D.水分子与玻璃分子间的相互作用比水分子之间的相互作用弱
C
答案：C
解析：A.毛细作用，是液体表面对固体表面的吸引力，当毛细管插入浸润液体中，管内液面上升，高于管外，可知，水浸润玻璃，故A错误；B.水可以浸润玻璃，说明附着层内分子间的作用表现为斥力，现象与液体的表面张力有关，故B错误；C.换成直径更小的玻璃管，毛细作用更明显，管内外液面的高度差将变大，故C正确；D.水能浸润玻璃，是因为水分子之间的相互作用弱于玻璃与水分子之间的相互作用，故D错误，故选C。
正确教育
液晶
液晶
①物质既有液体的流动性，又具有晶体的分子排列整齐，各向异性的状态
②液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。液晶态既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。
（既不是液体，也不是晶体）
有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。
③液晶的分子外形特征：
液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子
④液晶态的分子排列
液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子。从某个方向上看液晶分子排列比较整齐，但从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的
⑤物理性质
具有液体的流动性
具有晶体的光学各向异性
液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷。物理性质很容易在外界条件(如电场、压力、光照、温度)的影响下发生改变.
当某些液晶中渗入少量多色性染料后，在不同的电场强度下，对不同颜色的光的吸收强度不一样，这样就能显示各种颜色。液晶本身并不发光。
液晶的应用
①利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等。
②利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度。
液晶显示器
手机液晶屏幕
经典例题
5.下列图示哪个是液晶态，这三种状态有什么区别和联系。
解析：从某个方向上看液晶分子排列比较整齐，但从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的，故乙图是液晶态。
区别与联系：固态，从宏观上讲，是指具有一定的体积和形状的物体，从微观上讲，是指组成物质的微观粒子按一定规则周期性、对称性地排列，固态物质微粒都有较强的相互作用力，这些微粒在各自的平衡位置附近做无规则的振动，一般不能离开自己的平衡位置，因此固体有一定的体积，也有一定的形状，此外，对于单晶体，它还具有规则的几何形状和物理性质各向异性的特点。
解析：液态，从宏观上讲，是指具有一定的体积，不容易被压缩，但没有一定的形状，能够流动的物体。从微观上讲，组成物质的微粒间也有较强的作用力，分子的排列情况更接近于固体，只是它们的有规则排列局限于很小的区域内，而众多的这些小区域之间则是完全无序地聚合在一起。组成液体的分子的运动主要也是在某一平衡位置附近做无规则振动，但振动一小段时间就会挣脱周围分子的束缚而转移到另一个新的平衡位置附近，因此液体具有流动性。
液晶态既具有液体的流动性，又具有晶体的分子排列整齐，各向异性的状态。
液体
液体的表面张力
浸润和不浸润
液晶
定义：液体表面层相邻部分之间的吸引力
方向：平行于液面（与液面相切）
作用效果：使液面张紧并收缩到最小
浸润
不浸润
毛细现象
具有液体的流动性，具有晶体的光学各向异性的特点
一般用途
如图所示，a、b是航天员在“天宫一号”实验舱做水球实验时水球中形成的气泡。a、b两气泡温度相同且a的体积大，气泡内的气体视为理想气体，则( )
A.该水球内的水分子之间只有引力
B.水球呈球形是表面张力作用的结果
C.a内气体的分子平均动能比b的小
D.a、b两气泡的内能相等
B
答案：B
解析：A.分子之间同时存在引力和斥力，故A错误；B.液体表面张力是分子间相互作用的结果。就水来说，内部的水分子处于其他水分子的包围之中，各个方向分子的引力会相互抵消。但是表层水分子受到的内部水分子引力远大于外部空气分子的引力。所以，表面的水分子永远受到指向液体内部的力，总是趋向内部移动。这样，液体总是会力图缩小其表面积。而同样体积的物体，球体的表面积最小，所以水球呈球形是表面张力作用的结果，故B正确；CD.温度是分子平均动能的标志，a、b两气泡温度相同，则a内气体的分子平均动能与b的相等，内能是指所有分子的动能与势能之和，气体只考虑分子动能，但是由于气泡体积不同，所以分子数目不同，故内能不同，故CD错误。故选B。
2.喷雾型防水剂的原理是喷剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果.水滴以椭球形分布在表面，故无法停留在玻璃上.从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰.如图所示.下列说法正确的是( )
A.水滴呈椭球形是液体表面张力作用的结果，与重力无关
B.照片中的玻璃和水滴发生了浸润现象
C.水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大
D.照片中水滴表面分子比水滴的内部密集
C
答案：C
解析：液体表面张力作用使得水滴呈球形，但是由于有重力作用使得水滴呈椭球形，A错误；照片中的玻璃和水滴不浸润，B错误；水滴与玻璃表面接触的那层水分子间距比水滴内部的水分子间距大，C正确；照片中水滴表面分子比水滴的内部稀疏，D错误.
3.（多选）如图是分别装有水和水银的两个玻璃杯，下列说法正确的是( )
A.水不浸润玻璃
B.水银不浸润玻璃
C.水的表面层中的水分子之间的作用力表现为引力
D.水银的表面层中的水银分子之间的作用力为零
BC
答案：BC
解析：A.由题图知冰浸润玻璃，故A错误；B.由题图知水银不浸润玻璃，故B正确；CD.表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子间作用力表现为引力，故C正确，D错误。故选BC。
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