资源简介

(共17张PPT)
液体
气体
专题一 液体、气体的性质及其应用
第一节 液体的压强
第二节 液体的表面性质
第三节 液体的流动性及其应用
第四节 理想气体状态方程
第五节 气体压强的应用
第六节 学生实验：测量气体的压强
第二节 液体的表面性质
学习步骤：
一、问题导入
二、液体与气体间的表面张力
三、物理与技术
四、液体与固体间的浸润现象
五、毛细现象
六、气体栓塞
七、巩固提升
教学目标：
通过探究与观察，了解液体表面张力现象；
了解表面张力产生的原因。
了解浸润和不浸润现象，知道毛细现象产生的原因，
能用毛细管测定液体的表面张力系数。
知道气体栓塞的成因及预防措施。
2.1 问 题 导 入
轻轻放下的硬币可以漂浮在水面上；夏天暴雨过后，会发现蜡质树叶上有许多近似球形的小水珠，轻轻触动树叶，树叶边上的小水珠轻轻坠落，而接近中心的小水珠则来回滚动，没有吸附在树叶表面；把水滴滴在光滑的桌面上，水滴没有收缩成球形而是在下落点周围展开；平静的水面上，一只只“大长腿”的小虫儿如履平地。这些现象背后存在着哪些规律？有什么奥秘？通过下面的学习，我们一起揭开这些现象的奥秘。
2.2液体与气体间的表面张力
实验探究—探究液体的表面张力
实验设备
回形针若干、硬币 1 枚、大烧杯 1 个、清水 1 盆、洗洁精 1 瓶。
实验步骤
（1）将大烧杯装满清水后再加入一些洗洁精，取一个回形针，轻轻放入大烧杯水面上，你会观察到什么现象？观察水面有什么细微变化 再取几个回形针，用同样的方法放在大烧杯中的水面上，看看能最多放几个回形针。
（2）取一大塑料盆清水，取一枚干燥的硬币，轻轻放置在水面上，你会观察到什么现象？
2.2液体与气体间的表面张力
通过实验发现，液体表面有一层“薄膜”，正是这层薄膜托起了钱币、回形针。仔细观察还会发现，这层薄膜还有收缩的趋势。
液体与气体接触的表面有一个“薄层”，称为表面层。表面层中分子的分布比液体内部稀疏一些，分子间的距离略微大于分子间的平衡距离，分子间的作用力表现为引力。这种液体表面层各部分间的相互引力，称为表面张力。表面张力具有使液体表面绷紧的趋势，从而在液体表面处产生了一层具有引力的弹性“薄膜”。
2.2液体与气体间的表面张力
水表面的这种“薄膜”，可使硬币、回形针等轻小物体漂浮在水面上。正是由于液体表面张力的作用，才使液体表面总要收缩到最小表面积的趋势，所以我们常见各种液滴的外形表现为近似球形；在地球上，液滴外形呈现为椭球形，是因为受到重力的影响；在太空完全失重的环境下，液滴表现为标准的球形。
2013 年，我国航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里进行了世界瞩目的太空授课，她演示的水球便是标准的球形，展示了失重环境下液体表面张力的特性。
2.3 物理与技术
2013年6月20日上午10点，航天员王亚平在太空给地面的学生讲课。此次太空授课主要面向中小学生，共设计了4个实验，使学生了解微重力条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，用以加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。其中，“制作水膜与水球”是第4个实验，也是同学们最感兴趣、最神奇的实验。
实验是这样进行的：把一个金属圈插入饮用水袋并抽出后，形成了一个水膜。这在地面上难以实现，因为重力会将水膜“拉得”四分五裂。那么，这个水膜结实吗？实验中，航天员轻晃金属圈，水膜并未破裂，而是甩出了一个小水滴。再往水膜表面贴上一片画有中国结图案的塑料片，水膜依然完好。更神奇的是：在第2个水膜上，用航天专用饮水袋不断注水，水膜很快长成一个晶莹剔透的大水球。水球内有连串的气泡，用针筒抽出气泡，水球却不受到任何破坏。最后，王亚平注入红色液体，红色慢慢扩散，水球变成了一枚美丽的“红宝石”。
中国航天员王亚平的“太空授课”
2.4液体与固体间的浸润现象
观察实验——观察浸润和不浸润现象
（1）用滴管在一张干净的塑料片上滴一滴清水，你能观察到什么现象？
（2）用滴管在一张油纸上滴一滴清水，你又能观察到什么现象？
2.4液体与固体间的浸润现象
由上面的实验可观察到，液体与固体接触时会发生两种不同的现象：在干净的塑料片上的水滴扩展形成薄层，附着在塑料上并把塑料浸湿。这种液体润湿某种固体并附着在该固体表面上的现象称为浸润。在油纸上的水滴没有散开浸湿或附着在油纸表面上，而是在油纸表面上来回滚动。这种液体不润湿某种固体也不附着在该固体表面上的现象称为不浸润。
2.4液体与固体间的浸润现象
同样，水对玻璃是浸润的，把水装在玻璃管中，由于浸润现象，水会沿器壁向上扩展，水面呈凹面。水银不浸润玻璃，把水银装在玻璃管里，水银液面会沿器壁下移，导致玻璃管中的水银面呈凸面。
2.4液体与固体间的浸润现象
在日常生活中，浸润和不浸润都有
着非常多的应用。例如，浴巾、毛巾等都是用能被水浸润的棉织物做成的；擦机器的棉纱也是用对油品浸润的织物做成的。当我们制作防水物品的时候，则多是选择对水不浸润的物品，如戴望舒的诗歌《雨巷》里那个姑娘撑着的油纸伞，就是用对水不浸润的刷了桐油的纸做成的。现在，油纸伞中的代表——分水油纸伞的传统制作技艺被誉为“中国民间伞艺的活化石”，也是油纸伞行业中唯一的“国家级非物质文化遗产”。
浸润与不浸润的应用
2.5 毛细现象
把不同内径的几种细玻璃管分别插入水和水银中。
（1）把不同内径的细玻璃管插入水中，观察玻璃管内水面的形状及比较管内水面和水面的高度。
（2）同样，把这些玻璃管再插入水银中，观察水银在玻璃管内的形状及比较管内水银面和水银面的高度。
观察实验—观察毛细现象
2.5 毛细现象
在实验中我们观察到，内径不同的细玻璃管插入水中，水面会呈凹面；玻璃管内水面会比水杯内的水面高一些，而且玻璃管越细，水面上升得就越高。把细玻璃管插入水银杯中时，水银面呈凸面，现象与插入水中的正好相反，管内水银面会比容器内水银面还低，管越细，水银面就越低。
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，称为毛
细现象。发生毛细现象的管称为毛细管。
2.5 毛细现象
浸润液体与毛细管内壁接触时，液体会沿着管壁散开，表面张力的收缩作
用会形成向上的作用力，从而呈凹形，对液体产生向上的提升效果；从而使管内液体上升，直到表面张力向上的提升作用力与管内上升的液柱本身
的重力平衡时，管内液体就不再上升，会停在一定的高度上。不浸润液体在毛细管里下降是由于表面张力的收缩作用产生的，形成向下的作用力，从而形成了凸形。
2.6 气体栓塞
液体在细管中流动时，若管内液体中混有气泡，液体流动将会受到阻碍，气泡数量过多时，可能造成管道堵塞、液体无法流动。这种现象称为气体栓塞。
气体栓塞形成的主要原因来自管中气泡表面上液体的表面张力。对于人体，气体栓塞易发生在头颈、胸壁和肺的大静脉，一旦这些血管遭受创伤，外界空气就有可能快速进入血管。若在短时间内进入血管的空气量过多，由于心脏搏动，空气与血液可在右心房和右心室中混合形成泡沫状血液，这种泡沫状血液在心脏收缩时无法排出，易堵塞右心室和肺动脉干出口，严重时可导致血液循环中断而危及生命。
如果是少量气体进入血管，虽不会形成泡沫状血液，但仍有可能形成气泡而阻塞局部细小血管。护士在为病人输液、输血时，必须排空管路中的气体，就是基于这个道理。临床中要时刻注意避免在人体血管中形成气体栓塞。以下几种情况较易形成气体栓塞，临床中应予以重视：心内直视手术、胸外科手术、胸膜腔穿刺、颈部血管手术、分娩等。一些需要注射空气的操作如人工气胸、气腹、空气造影等，也容易形成气体栓塞。另外，潜水员从深水中潜升，或用高压氧舱治疗病员，都应保证适当的缓冲时间。否则，高压时溶于血液中的过量气体，在正常压强下会迅速释放出来形成气泡，可能形成气体栓塞。
2.7 巩固提升
1. 将干燥的回形针平放在水面上，回形针会漂浮在水面上。分析回形针能漂浮在水面上的原因，思考可以让回形针更容易地漂浮在水面上的方法。进一步提高操作技能、质疑创新等物理学科核心素养。
2. 设计实验，观察比较肥皂水和清水的表面张力，分析其产生的原因，撰写实验报告。进一步提高实验观察、探究设计等物理学科核心素养。
3. 收集资料，认识农林生产或医疗中的毛细现象，撰写调查小报告，并在课堂上交流。

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