资源简介

2.2表面张力和毛细现象 学案
学习目标：
1．知道表面张力、浸润、不浸润、毛细现象及液晶的概念和实验证据，并能解释相关的自然现象。
2．理解液体的微观结构，能解释表面张力、浸润与不浸润产生的原因。
基础知识：
一、液体的表面张力
1．表面层：液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫作表面层。
2．分子力的特点
在液体内部，分子间的平均距离略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离略大于r0，分子间的作用力表现为引力。
3．表面张力
(1)定义：液体表面的这种力使液体表面绷紧，叫作液体的表面张力。
(2)作用效果：使液体表面具有收缩趋势。
说明：表面张力使液体表面收缩到最小。
二、浸润和不浸润
1．浸润和不浸润
(1)一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一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上，这种现象叫作不浸润。
(2)浸润和不浸润是分子力作用的表现。
2．产生的原因
(1)三个相关概念
①附着层：当液体跟固体接触时，在接触处形成的液体薄层．
②内聚力：附着层中的液体分子受到的液体内部分子的吸引力．
③附着力：附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力．
(2)产生原因分析：由于内聚力与附着力的大小不同
①当内聚力大于附着力时，液体不浸润固体．
②当内聚力小于附着力时，液体浸润固体．
三．毛细现象
(1)毛细现象：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，称为毛细现象。
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管的内径越小，高度差越大。
(3)特点
水在玻璃管中会出现凹形弯月面；水银在玻璃管中则会出现凸形弯月面．且管的内径越小，前者水面越高，后者水银面越低．
四．液晶
(1)液晶：像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的物质叫液晶。这是介于液态和固态间的一种中间态。
(2)出现液晶态的条件：液晶是一种特殊物质，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，在一定浓度范围内具有液晶态。
(3)液晶的微观结构：通常棒状分子的物质容易具有液晶态。
重难点理解：
一、表面张力
1．表面特性
表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜．所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果．
2．表面张力的方向
表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图所示．
3．表面张力的大小
除了跟分界线长度有关外，还跟液体的性质和温度有关．一般情况下，温度越高，表面张力就越小．另外，杂质也会明显地改变液体的表面张力大小．比如洁净的水有很大的表面张力，而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小．
4．表面张力的作用
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．
表面张力的特点
(1)表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现。
(2)表面张力的方向与液面相切，垂直于分界线。
(3)表面张力的大小由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素来决定。
(4)表面张力的作用是使液体表面积有收缩到最小的趋势。
典例1、(多选)下列现象中，关于液体的表面张力说法正确的是(　　)
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水的表面张力作用的结果
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
ACD　[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，因此，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，故选项A、C正确；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，故选项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)，故选项D正确。]
二、浸润与不浸润
1．浸润和不浸润现象成因分析
(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：当固体分子对液体分子的吸引力大于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力，具有扩张的趋势，这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因：当固体分子对液体分子的吸引力小于液体内部分子力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力，具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。
典例2、(多选)如图所示的现象中，下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　乙
A．图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象
B．图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏
C．图甲和图乙中表面层的液体分子都比液体内部的分子稀疏
D． 图甲中表面层分子比液体内部稀疏，而图乙中表面层分子比内部密集
AC　[由图可知，图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象，选项A正确；图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子密集，选项B错误；图甲和图乙中表面层的液体分子都比液体内部的分子稀疏，选项C正确，D错误．]
三、毛细现象、液晶
(1)两种表现：浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降。
甲　　　 乙
(2)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。如图所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为水的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，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一向下的力，因而管内液面比管外低。
(3)液晶
液晶是介于液体与固体之间的一种中间态的物质，在特定方向上分子排列整齐，其物理性质表现为各向异性，另一方向上分子排列是杂乱的，具有液体的特征，所以晶体还具有流动性，但液晶并不是液体和晶体的混合物。
主要应用
液晶在温度改变时会改变颜色．随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1 ℃的温差内就可以显出整个色谱．利用液晶的这种温度效应可以探测温度．
典例3、(多选)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的现象．现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，如图所示．其中正确的现象应是(　　)
AD　[解答本题应把握以下两点：(1)浸润液体和不浸润液体具有不同的毛细现象．(2)毛细管越细，内、外液面的高度差越大．浸润液体在毛细管内上升，管越细，上升越高；不浸润液体在毛细管内下降，管越细，下降越多．故A、D对，B、C错．]
巩固练习：
1．(多选)将一枚硬币轻轻地平放在水面上，可以不下沉，下列关于与硬币重力相平衡的力的说法，不正确是(　　)
A．水面支持力的产生是由于水的表面张力
B．水的表面张力
C．水的浮力和表面张力的合力
D．水的浮力和空气浮力的合力
2．液体表面具有收缩趋势的原因是(　　)
A．液体可以流动
B．液体表面层分子间的距离小于液体内部分子间的距离
C．与液面接触的容器壁的分子，对液体表面分子有吸引力
D．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
3．关于浸润与不浸润现象，下面的几种说法中正确的是(　　)
A．水是浸润液体
B．水银是不浸润液体
C．同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的
D．只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象
4．(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．自来水笔从墨水瓶里把墨水吸入笔中
5．(多选)关于液晶，下列说法正确的有(　　)
A．液晶是一种晶体
B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C．液晶的光学性质随温度的变化而变化
D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
参考答案：
1. BCD　2. D　3. C　4. AB　5.CD　

展开更多......

收起↑