固体和液体·液体的表面现象·教案

固体和液体·液体的表面现象·教案

一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：

（1）知道液体表面有收缩的趋势；了解液体表面张力的意义和方向；了解表面张力系数。

（2）知道液体对固体有浸润和不浸润的特点。

（3）了解毛细现象及其生活和生产中的应用。

2．学习这部分知识时注意培养学生对自然现象的观察能力。要通过对这部分知识的学习和这部分知识在生活、生产中的应用，来培养和激发学生对物理的兴趣。

二、重点、难点分析

1．通过演示实验，让学生看到液体表面有收缩趋势，液体对固体有浸润和不浸润，细管中液面上升和下降等现象。

2．液体表面收缩现象、浸润与不浸润现象和毛细现象的分子动理论解释是这节课的难点。表面张力的含义也是让学生不易接受的概念，只能作初级的介绍。

三、教具

1．油滴在水和酒精混合液里呈球形：长方形玻璃缸、酒精和水适当的比例兑成混合液、车用机油，滴入水中呈圆球形悬浮其中。

2．带有绵线的铁丝环、有木把的钢针、烧杯、肥皂液、酒精灯。

3．演示浸润和不浸润：水银、水、玻璃板、锌片、烧杯、实物投影幻灯。

4．演示毛细现象：一组毛细管（内径大小不同）、两臂直径不等的U形玻璃管（两臂的直径比例差别大些）、水、水槽、水银、水银槽、支架、实物投影幻灯。

四、主要教学过程

（一）引入新课

液体与固体、液体相比较，它在宏观上突出的特性是没有一定形状，具有流动性。但它具有一定的体积，而且不易压缩，这方面特点比较接近固体。从微观上看，液体内部分子也是密集在一起的，分子间距较小，分子间相互作用力较大。液体分子运动主要表现为在平衡位置附近做微小振动，在很小区域内，液体分子是有规则排列的。但是液体分子区别于固体分子，液体分子没有长期固定的平衡位置，不断移动，造成液体具有流动性。

液体有很多区别于固体和气体的性质，今天只研究液体与气体接触的表面层的性质和液体与固体的接触层的一些性质。

（二）新课教学过程

1．液体的表面现象

（1）演示实验：长方形玻璃缸内，润滑机油在水和酒精混合液内，呈圆球形悬浮。

我们知道相同体积的各种形状中，只有球形物体的表面积最小。润滑油在混合液内呈球形，说明液体表面有收缩到最小的趋势。

演示实验：用肥皂水做实验来证明液面有收缩趋势。

①把一根棉线拴在铁丝上（棉线不要拉紧），铁丝环在肥皂水里浸过后，环上出现肥皂水的薄膜，用热针刺破铁丝环上、棉线两侧肥皂水薄膜的任意一部分，造成棉线被另一侧薄膜拉成弧形，棉线被拉紧。

②把一个棉线圈拴在铁丝环上，让环上布满肥皂水的薄膜。如果用热针刺破棉线圈内的那部分薄膜，外边的薄膜会把棉线拉紧呈圆形。

以上实验说明液体表面好像紧张的橡皮膜一样，具有收缩的趋势。

（2）液体表面具有收缩趋势的微观解释

液体与气体接触的表面形成一薄层，叫表面层。由于表面层上方是气体，所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子，表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些，这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态，而表面层内由于分子引力较大，因此表面层有收缩的趋势。

（3）表面张力和表面张力系数

液体表面各个部分之间的相互吸引力，叫表面张力。如同一根弹簧被拉伸后，其中的一圈与另一圈之间有收缩作用一样。

说明表面张力的方向垂直液面分界线，又与液面相切。

表面张力系数是液体表面上单位长度分界线上的表面张力。同一种液体温度升高，表面张力系数减小。不同液体表面张力系数不同，如水银的表面张力系数较大，而水又比酒精的表面张力系数大。

2．浸润和不浸润

（1）演示实验：用实物投影幻灯来观察浸润和不浸润现象。

两块方形洁净的玻璃片上各滴一滴水和一滴水银，观察两种液滴在玻璃片上的状态。

再用洁净的玻璃片分别浸入盛有水和水银的烧杯内，玻璃片从水中取出时其上附着一层水，而玻璃片从水银中取出时玻璃片上不附着水银。

（2）说明浸润和不浸润的定义

液体与固体接触时，液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润。如果接触面趋于缩小而不附着，则叫做不浸润。

（3）演示实验：用实物投影幻灯来观察烧杯内水面和另一烧杯内水银面。

由于液体对固体有浸润或不浸润，造成液面在器壁附近上升或下降，液面弯曲，形成凹形或凸形的弯月面。

（4）浸润和不浸润的微观解释

液体与固体接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。附着层里的分子既受固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层里分子间吸引力较大，造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润。反之，如果附着层分子受固体分子吸引力相当强，附着层分子比液体内部更密集，附着层就出现液体相互推斥的力，造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润。

与学生讨论课本中习题里讲到的缝衣针放在水面上不沉没、布雨伞不漏雨水等现象。

3．毛细现象

（1）演示实验：

用实物投影幻灯来观察几根内径粗细不同的细玻璃管插入一浅

水槽中，管内水面高出水槽里水面，而且越细的管，水面上升得越高。

用两侧直径大小不等的U形玻璃管，放入水银后，细管内水银面

低于粗管水银面。

（2）毛细现象的定义：

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。

（3）毛细现象的解释：

解释浸润液体在毛细管里上升的现象。浸润液体与毛细管内壁接触的附着层有扩展的趋势，造成液体与空气接触面弯曲，呈凹形弯曲，液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。表面张力有使液面收缩趋势，造成管内液柱上升。直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡，管内液体停止上升，液柱稳定在一定的高度，如图所示。细管越细，即管截面积小，那么液柱上升高度就越大。

可用相似的分析方法，解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。