液体 表面张力 毛细现象 液晶

【基础知识导引】
1．知道液体微观结构的特点．
2．知道与液体表面张力有关的现象，液体表面张力的产生原因，能用来解释有关的简单现象．
3．知道浸润现象、不浸润现象及其产生原因，能解释有关的简单现象．
4．知道毛细现象及其产生原因，能解释有关的简单现象．
5．知道什么是液晶态及其分子外形特征，了解液晶的一般用途．
【教材内容全解】
1．液体的微观结构及其性质
(1)液体的微观结构．
液体分子间的距离接近固体，相互作用力较强，但又不象固体中那样强．与固体类似的是液体分子热运动表现在平衡位置附近振动，与固体不同的是没有长期固定的平衡位置．且液体分子只在暂时的、杂乱无章的、较小区域内作有规则地排列．
(2)液体的性质．
液体的微观结构决定了液体分子具有下列性质：
①流动性；
②各向同性；
2．液体的表面张力
(1)液体表面具有收缩的趋势．
同学们可结合教材实例去观察生活中的一些现象，也可以亲自动手观察实验现象．
(2)液体表面具有收缩的趋势的微观解释．
液体的表面层由于与空气接触，表面层里分子的分布比较稀疏(如图12—2—1)，分子间呈引力作用，在这个力的作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力．
因为体积相同的各种形状的物体中，球形物体的表面的表面积最小，所以草叶上的露珠、小水滴等在表面张力的作用下液面收缩成球形．
3．浸润和不浸润
1．浸润：固体和液体接触时，它们的接触面趋于扩大且相互附着的现象叫浸润． 不浸润：固体和液体接触时，它们的接触趋于缩小且相互不能附着的现象叫不浸润． 注：同一种液体对一些固体是浸润的，对另一些固体可能又是不浸润的．
(2)微观解释
当液体与固体接触时，在接触处形成一个叫做附着层的液体薄层．附着层里的分子同时受固体分子的吸收和液体内部分子的吸引．设引力分别为2F 和2F ，如21F F 附着层里的分子就比液体内部密，液体分子相互排斥，跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润现象，反之形成不浸润现象．
(3)浸润现象和不浸润现象的图示(如图12—2—2)
4．毛细现象
(1)毛细现象：浸润物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(如图12—2—3)，能够发生毛细现象的细管叫毛细管．
(2)微观解释
当浸润物体跟毛细管内壁接触时，附着层里的排斥力使附着层沿管壁上升，这部分液体上升引起液面弯曲，呈凹形弯月面使液体表面张大．与此同时由于表面层的表面张力的收缩作用，管内液体也随之上升，直到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的液体的重量相等时，达到平衡，流体停止上升，稳定在一定的高度．
同理可分析不浸润液体在毛细管里下降的现象．
(3)生活实例．
①利用毛细现象：
如毛巾吸汗、砖块吸水、粉笔吸墨水等都是常见的毛细现象．
②防止毛细现象：
房屋建筑时在地面上铺一层涂有沥青的油毡防止地下水分沿牢实的地基及砖墙的毛细管上升．
农业生产中锄松土壤以增多毛细管来保存地下的水分．
5．液晶
(1)液晶：处于固态和液态之间，既有液体的流动性，又有晶体的各向异性及分子(在特定方向)排列整齐特征的物质，叫做液晶．
液晶的外形特征：通常呈现出棒状、碟状和平板状．
(2)液晶的特点
液体分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质．例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质．
(3)液晶的应用．
用于电子工业、航空航天工业、生物医学、显示技术等广泛的区域．
【难题巧解点拨】
例1 现象中，哪些现象是由于液体的表面张力而引起的( )
A ．液体与固体、气体不同，它在不同容器内，尽管形状不同，但体积相同
B ．两滴水银相互接触，立即合并成一滴
C ．新的棉织品水洗后都要缩水
D ．小昆虫能在水面上自由走动
解析：同一体积的液体在不同容器内有不同的形状，这是由液体分子的排列规律决定的，与表面张力无关．而两滴水银的接触、新棉织品水洗后、小昆虫轻爬在水面上，都将受到液体的表面张力的作用．
答案：CD
点拨：能够学习利用表面张力知识去解决实际问题．同学们可以分析一下“油瓶外总是附有一层薄薄的油”以及“用湿布不易擦去玻璃窗上的灰尘”等现象．
例2 下列叙述中哪点是正确的?( )
A ．液体表面张力随温度升高而增大
B ．液体尽可能在收缩它们的表面积
C ．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能
D ．液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些
解析：这是有关液体表面分子相互作用的问题．液体的表面层由于和气体接触与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏．这样分子间就表现为引力了，即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势．随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小．而在液体内，分子间的引力基本等于斥力，当0r r ≈时，分子势能最小．在表面层，0r r >，所以分子势能比液体内部的分子势能大．
答案：BC
点拨：表面层液体分子间距离大于0r ，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力
作功，故液体分子势能增大．而由分子间作用力的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小．
例 3 若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时，则
( )
A ．附着层分子密度大于液体内分子的密度
B ．附着层分子的作用力表现为引力
C ．管中的液体一定是凹弯月面的
D ．液体跟固体接触的面积有扩大的趋势
解析：这首先是浸润现象，这时固体分子与液体分子间的引力相当强，造成附着层内分子的分布就比液体内部更密，这样就会使液体间出现了相互推力，使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势．
答案：ACD
点拨：要正确理解浸润现象与不浸润现象的形成原因．
【拓展延伸探究】
课题：浸润液体在毛细管里上升的高度．
目的：1．进一步理解浸润液体的毛细现象．
2．运用牛顿力学及分子运动理论解释浸润毛细现象．
方法：建立物理模型、应用物理规律进行研究．
提示：如图12—2—4，设液面单位长度上张力大小为0F ，液体密度为p ，毛细管半径为r ，液面高度为h ，可由二力平衡求得：pgr
F h 02
【课本习题解答】
练习一
1．玻璃烧熔后，它的表面在表面张力的作用下收缩到最小的面积，因而玻璃管的尖端变圆．
2．水银处于完全失重状态，重力全部用来提供作向心力，因而水银的表面将收缩成球面，故水银滴成球形．
3．在表面张力作用下，滴出试管口的水面有收缩到最小的趋势，故成凸面状．
4．雨水将纱线浸湿后，在纱线的缝隙中形成一层水膜．当雨水顺着伞面流过水膜时，水膜的表面张力使雨水不漏下．
练习二
1．泥土、砖块里有许多毛细管，地下的水能沿着这些毛细管上升到砖块的上表面，从而使地面返潮．
2．毛巾的棉纱纤维之间形成许多细小的通道能起毛细管作用．水从浸湿的一角沿着毛细管运动到毛巾的各处，发生毛细现象，逐渐使整条毛巾变湿．
3．吸墨纸中有许多毛细管，蜡受热熔化成为蜡液后沿吸墨纸口的毛细管上升，蜡液凝固后就留在其中，从而去掉了衣料上的蜡．
【同步达纲练习】
1．毛细现象包括( )
A．浸润液体在细管里液面会升高
B．浸润液体在细管里液面会降低
C．不浸润液体在细管里液面会升高
D．不浸润液体在细管里液面会降低
2．将一枚硬币轻轻地平放在水面上，可以不下沉，此时与硬币重力相平衡的力是( ) A．水的浮力
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
3．下列现象，哪些是因液体的表面张力所造成的( )
A．使用洗洁精易清除餐具上的油迹
B．融化的蜡烛从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形
C．熔融的玻璃能制成各种玻璃器皿
D．树叶能漂浮在水面上
4．液体和固体接触时，附着层表面具有缩小的趋势是因为( )
A．附着层里液体分子比液体内部分子稀疏
B．附着层里液体分子相互作用表面为引力
C．附着层里液体分子相互作用表现为斥力
D．固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子之间的引力强
5．液体在毛细管中，液面上升是由于液体____________层分子的________力和_________层分子间的__________相互作用的结果．当与上升液柱________相等时，液柱就不再上升．
6．试查找资料了解液晶的广泛应用．
参考答案
【同步达纲练习】
1．A、D．(点拨：浸润和不浸润现象都能产生毛细现象．)
2．C(点拨：硬币平放到水面上后，水对它除了有浮力外，还有表面张力的作用．)
3．BD(点拨：蜡烛融化流下来后，其表面在表面张力的作用下收缩到最小面积而变成球形．)
4．AB(点拨：液体与固体接触时，随着层表面有缩小的趋势，说明题中液体对固体来说是不浸润的．此情况下附着层里液体分子比液体内部分子稀疏，固体分子对附着层液体分子的引力比液体分子之间的弱．)
5．附着、相斥、表面、表面张力、重力．
6．略(点拨：可采用从网上查找或借阅一些科技杂志查阅等方法．)。