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第二章 气体、固体和液体
2.5 液体
目
录
CONTENTS
1 学习目标
2 新课导入
3 新课讲解
4 课堂小结
5 当堂小练
目
录
CONTENTS
1 学习目标
2 新课导入
3 新课讲解
4 课堂小结
5 典例分析
当堂小练
6
1．理解液体表面张力的概念。了解表面张力产生的原因。能够解释日常生活中表面张力现象。
2．了解浸润和不浸润的原因和应用。
3．了解毛细现象的原因和应用。
4．了解液晶性质及应用。
学习目标
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？
新课导入
01
液体的表面张力
02
浸润和不浸润
03
毛细现象
04
典型例题
液晶
新课讲解
01
液体的表面张力
气体、固体和液体
我们发现; 一些昆虫可以停在水面上;叶面上的露珠呈球形……这些现象表明，液体表面可能具有与内部不同的性质。
1、把一条细棉线的两端系在铁环上，要使棉线处于略为松驰的状态。然后将铁丝环浸入肥皂液里、再拿出来时环上就留下了一层肥皂液的薄膜。这时薄膜上的棉线仍是松弛的。用烧热的针刺破棉线某一側的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化。
现象：细棉线被拉直了。
结论：液体表面有收缩的趋势。
实 验
2、把一个棉线图系在铁丝环上，使环上布满肥皂液的薄膜，这时膜上的棉线圈仍是松弛的。用烧热的针刺破棉图里的薄膜，观察棉线圈外的薄膜和棉线圈发生的变化。
结论：液体表面有收缩的趋势。
现象：棉线圈被拉紧了
实 验
实验:
现象:刺破棉线左侧的薄膜，右侧的薄膜就会收缩，使棉线向右弯成弧形；刺破棉线右侧的薄膜，左侧的薄膜就会收缩，使棉线向左弯成弧形．
现象:刺破棉线圈里的肥皂膜后，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形．
液体的表面就好像张紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势．
周长相同时，圆面积最大。
表面层分子间距比较稀疏，分子间距r>r0
分子间的作用表现为引力。
使液面收缩绷紧，使其收缩到表面积最小。
1、液体的表面层特点
由于蒸发现象，液体跟气体接触的表面有一薄层，叫做表面层
液体的表面张力
线两侧液体之间的作用力为引力
①
②
在液体表面设想一条任意直线，把液面分成两个部分
表面张力方向与液面相切，垂直于所画的线MN
2、表面张力：液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力
表面张力会使液面收缩，
使其收缩到表面积最小。
3、表面张力的作用
在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，故表面张力要使液滴收缩成球形。（周长相同时，圆面积最大）
①分子分布特点：由于蒸发现象，液体表面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，使液体表面好像一层绷紧的膜．
④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．
4、液体的表面张力的理解
(1) 液体的表面张力的形成
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．
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．
特别提醒：表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现．
（2）表面张力及其作用
1、还记得《普通高中教科书物理必修第一册》中展示的“太空授课”画面吗？在空间站里，水滴的形状是一个完美的球形。生活中我们还经常看到荷叶上的露珠呈扁平球形等现象。你能解释这是为什么吗？
表面张力的作用是使液面收缩，而在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，如果完全消除重力的影响，再大的液滴也会收缩成规则的球形。
但由于重力作用，液滴会呈扁平球，因液滴越小，重力的影响越小，故液滴越小，形状就越接近球形。
思考与讨论
2、为什么那么多曲别针沉入杯中水却还没溢出？为什么水黾可以停在水面上？
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薄膜。
薄膜对水黾的作用力使其停在水面上
薄膜有收缩的趋势，“包裹”着水杯的杯口。
思考与讨论
我们已知道液体跟气体接触时，在接触的表面存在一个薄层---表面层，表面层的性质决定了液体出现表面引力，使液体具有收缩的趋势。
那么，液体与固体接触时，会出现什么现象呢？
02
浸润和不浸润
气体、固体和液体
现象：洁净的玻璃板上这滴水散开，石蜡的则是滚来滚去。
表明：水可以润湿玻璃，但不能润湿蜡。
实验：先后向一块洁净的璃板上和一块涂了蜡的玻璃上滴一滴水，晃动玻璃板，观察现象
做一做
将水和水银滴在干净的玻璃上有什么不同？将水和水银分别倒入玻璃杯中，液面有什么不同？
水滴在玻璃上
水银
水银滴在玻璃上
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.
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：水银不浸润玻璃.
玻璃试管中的水面
玻璃试管中的水银面
把不浸润液体装在容器里，例如把水银装在玻璃容器里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面向下弯曲．
1、浸润和不浸润的现象
①浸润现象
②不浸润现象
2、浸润和不浸润现象的判断：
把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃容器里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面向上弯曲．
液体浸润固体
液体不浸润固体
一般来说，化学性质相近的液体和固体之间可以浸润。而性质相差较大的就不浸润。
一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关。
水浸润玻璃，不浸润石蜡
水银浸润铅，不浸润玻璃
3、浸润和不浸润是相对的：
浸润现象的微观解释
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吸引力和液体分子的吸引力。
浸润不和浸润，是由固体分子和液体分子对附着层内液体分子的吸引力不同引起的。
附着层
附着层
固
体
液体
固
体
液体
附着层
附着层：液体和固体接触位置形成的液体薄膜
固体分子的吸引力大于液体内部分子的吸引
附着层内分子比液体内部密集（r附着层分子相互排斥
附着层有扩展趋势
固体
液体
附着层
附着层：液体和固体接触位置形成的液体薄膜
固体分子的吸引力小于液体内部分子的吸引
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
附着层内液体分子间的距离大于分子力平衡距离r0，附着层内分子间的作用表现为引力，附着层有收缩的趋势，这样液体与固体间表现为不浸润
附着层内液体分子间的距离小于分子力平衡距离r0，附着层内分子间的作用表现为斥力，附着层有扩展的趋势，这样液体与固体间表现为浸润
固体分子对附着层内的分子吸引力大于液体分子间的分子吸引力，表现为浸润。
固体分子对附着层内液体分子吸引力小于液体分子间的吸引力，表现为不浸润。
浸润现象的微观解释
①当固体分子的吸引力大于液体分子吸引力时
浸润
附着层分子密集
斥力
扩展
②当固体分子的吸引力小于液体分子吸引力时
不浸润
附着层分子稀疏
引力
收缩
斥力（扩展）
引力（收缩）
1.脱脂棉为何脱脂？
是为了使棉花从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液。
2.游禽羽毛在水中为何没被水润湿？
游禽用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不能浸润羽毛。
浸润现象的应用
④雨衣、帐篷需用不被水浸润的材料制作
3、浸润和不浸润现象的生活实例：
水不浸润荷叶
①能够用墨水在纸上写字，是因为所用的纸被墨水浸润．
②金属表面在喷漆前经过去油污及去锈处理，可以被油漆浸润；
③毛巾都是用可以被水浸润的织物做成的
03
毛细现象
气体、固体和液体
实 验
将内径不同、两端开口的洁净细玻璃管竖直插入水中，观察细玻璃管中液面的高度;再将另一组内径不同、两端开口的塑料笔芯竖直插入水中，观察笔芯中液面的高度。
观察毛细现象
实验结果表明，洁净细玻璃管内的液面比水面高;塑料笔芯内的液面比水面低。管的内径越小，上述现象就越明显。
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。能发生毛细现象的细管，叫做毛细管。
浸润液体在毛细管里上升后，形成凹液面
不浸润液体在毛细管里下降后，形成凸液面
液体浸润管壁，液体边缘部分的表面张力如图，表面张力使管中的液体上升，当液体的重力跟表面张力相等时，液面稳定。
【毛细现象解释】
mg
液面稳定在一定的高度
mg=F合
能够发生毛细现象的管叫做毛细管。(不一定是直的)
管子越细，液柱上升的越高。
即：毛细管内径越小，高度差越大。
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。
当管中液体上升到一定高度时，管内高为h的液体所受重力与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。
mg
由于液体浸润管壁，液面弯曲。液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。
毛细现象的产生原因：
①液体不浸润管壁
F
F
F压力差
②液体不浸润管壁
F
F
由于液体不浸润管壁，液面弯曲。液体表面张力形成向下的拉力，这个力使管中液体向下运动。
当管中液体下降到一定深度时，管内外高度差为h，管内外的压力差与表面张力平衡，液面稳定在一定的高度。
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。
土壤里有很多毛细管
破坏毛细管→保持水分
毛细现象的应用
生活中的毛细现象
酒精灯
农民锄地
墨汁上升
1、酒精灯里的酒精沿灯芯升到顶端
2、要保存地下的水分, 锄松地面的土壤，破坏土壤里的毛细管；如果想把地下的水分引上来，就不仅要保持土壤里的毛细管，而且还要使它们变得更细，这时就要用磙子压紧土壤．
3、植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.
4、建筑房屋的时候，在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，防止地下的水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升，以使房屋保持干燥．
毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常见的毛细现象．在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，起着毛细管作用．
04
液晶
气体、固体和液体
构成液晶的分子为有机分子，大多为棒状，其棒长多为棒直径的5倍以上，由于这种长棒状的分子结构，使得分子集合体在没有外界干扰的情况下趋向分子相互平行排列。
液晶具有液体的流动性，但在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的
当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态
当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态
1、液晶的分子形状及分子排列特征
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）
2、液晶具有光学各向异性
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。
入射光的偏振方向与液晶分子长轴的方向成不同夹角时，液晶对光的折射率不同。因此，一束非偏振光射入液晶层后再射出时，由于液晶折射率的各向异性会产生两束光程不同的光。
3、在脑、肌肉和视网膜等多种人体组织中都发现了液晶结构
大脑
肌肉
视网膜
液晶显示
扭曲持列的液晶分子具有旋光性，即光的偏振方向沿液晶的排列方向被转。
4.液晶的一般用途
液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用．
笔记本电脑的液晶显示屏
液体
微观结构
流动性
难压缩
附着层
浸润
不浸润
毛细现象
上升
下降
细管越细高度差越大
液面下凹
液面上凸
表面层
张力
球
液晶
第四态
流动性
各向异性
液体特性
晶体特性
课堂小结
『判一判』
(1)表面张力是分子力的宏观表现。 (　　)
(2)表面张力使液体表面具有向外扩张的趋势。 (　　)
(3)有些昆虫可以在水面上自由走动是由于有液体表面张力的缘故。 (　　)
(4)若某种液体浸润某一固体，那么它对所有固体都浸润。 (　　)
(5)液晶的各种物质性质均表现为各向异性。 (　　)
(6)液晶具有液体的流动性，液晶的分子排列与液态相同。 (　　)
√
×
√
×
×
×
辨析思考
1、把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就会变钝。这是什么缘故
解释：玻璃熔烧后，它的表面层面在表面张力作用下，收缩到最小面积，从而使尖端变圆。
想一想
2、在地面上，盘中较小的水银滴接近球形，较大的水银滴呈扁平形。那么，在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈什么形状
解释：处于失重状态，由于消除了重力影响，大滴水银的表面将收缩到最小面积——球形。
失重状态下的水银
想一想
3、透过布制的伞面能看得见纱线间的缝隙，但是伞却不漏雨水，解释这种现象。
解释：因为水能浸润纱线，在其孔隙内水中形成向下弯曲的水面，弯曲水面的表面张力，承受住孔隙内水所受的重力，使得雨滴不漏下。
问题与练习解答：
4、把一枚衣针在手上一蹭，然后放到一张棉纸上。用手托着棉纸、放入水中。棉纸浸湿下沉，而缝衣针会停在水面。把针按下水面，针就不再浮起。试一试，并解释看到的现象。
解释：缝衣针会停在水面是由于表面张力的原因。液体跟气体接触的表面存在一个薄层叫做表面层，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一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，缝衣针才会停在水面。
把针按下水面，针就不再浮起，是由于在水中表面张力消失，针受到的浮力要小于它的重力的原因。
想一想
解释：放在衣料上、下面的棉纸内有许多细小的孔道起着毛细管的作用，当蜡或油脂受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就会被棉纸吸掉。
5、要想把凝在衣料上的蜡去掉，可以把两层棉纸分别放在蜡迹的上画和下面，然后用斗在棉纸上来回致烫。为什么这样做可以去掉衣上的蜡
想一想
6、在一次小发明讨论会上，李晓冬有一个创意。他发现厨房碗里油瓶的下面总是有累乎乎的油痕迹，这是由于每次倒酱油的时侯总会有一些酱油沿着瓶口流下来所造成的。李晓冬想，只要选择恰当的材料做酱油瓶的瓶口，就能保持瓶子清洁。于是，他把酱油分别滴在不同的材料上进行试验。请你观察图9.2-14，你认为应该选择哪一种材料 请你解释李晓冬这项创意的道理。
解释：应选用对酱油不浸润的材料(即黄颜色的那种).因为用不浸润酱油的材料做瓶口，瓶口不易附着酱油。
想一想
【例题1】关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)
A.液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D.液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现
解析：
D
与气体接触的液体表面层内分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，A、C错误；表面张力的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，B错误；液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现，D正确。
典例分析
【例题2】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和水银中，液柱如图所示，其中正确的现象应是(　　)
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间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，浸润液体在毛细管附着层内液体的分子密度较大，液体分子间距较小(小于r0)，分子相互作用表现为斥力，液面呈现扩展的趋势，即在毛细管内上升，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。
解析：
D
　　　 A　　　　 　　B　　　　　　 　C　　　　 　　D
【例题3】(多选)关于液晶，下列说法正确的是(　　)
A.因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶实际上是一种非晶体
B.液晶具有液体的流动性，是因为液晶分子尽管有序排列，但却位置无序，可自由移动
C.任何物质在任何条件下都可以存在液晶态
D.天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的
液晶是一种介于晶体与液体之间的液态晶体，它不是晶体更不是非晶体；液晶分子的排列像晶体分子一样排列有序，但是它们又像液体分子一样可以自由移动，没有固定的位置，即位置无序，所以液晶具有流动性；有些物质只有在特定的条件下才具有液晶态，并不是所有物质都是液晶态；天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的，目前已达到5000多种。故正确答案为BD。
解析：
BD
1、如图所示，图A是一个铁丝圈，中间较松地系一根棉线；图B是浸过肥皂水的铁丝圈；图C表示用手指轻碰一下棉线的左边；图D表示棉线左边的肥皂水膜破了，棉线被拉向右边，这个实验说明了(　　)
A.物质是由大量分子组成的
B.分子间存在引力
C.组成物质的分子不停地做无规则运动
D.分子之间有空隙
用手指轻碰棉线的左边，左边肥皂水膜破了后，由于右侧肥皂水膜分子间有引力的作用，故将棉线拉向右侧，说明了分子间存在引力，故B正确；该实验不能说明物质是由大量分子组成的及分子间存在空隙和分子在做无规则运动，故A、C、D错误．
B
当堂小练
2、下列对浸润与不浸润现象的认识正确的是(　　)
A.水是浸润液体，水银是不浸润液体
B.浸润现象中，附着层里分子比液体内部稀疏
C.不浸润现象中，附着层里的分子受到固体分子的吸引较液体内部分子的吸引强
D.不浸润现象中，附着层里分子间表现出吸引力；浸润现象中，附着层里分子间表现出排斥力
一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质均有关，不能肯定哪种液体是浸润液体或不浸润液体，选项A错误；在浸润现象中，附着层内分子受到固体分子吸引力较液体内部分子吸引力大，分子分布比液体内部更密，因而在附着层里液体分子表现出相互排斥的力，附着层有扩展的趋势，选项B、C错误，选项D正确。
D
3、(多选)关于液体，下列说法正确的是( 　　)
A.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
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
E.水黾停在水面上受到重力和水表面张力的作用，这两个力大小相等，方向相反
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；液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，选项D错误；水黾停在水面上受到重力和支持力的作用，这两个力大小相等，方向相反，而支持力是水表面张力的合力，选项E错误。
ABC
THANKS

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