【创新设计】2021-2022学年高二物理人教版选修3-3学案：第九章 第2讲 液体

第2讲液体

[目标定位] 1.了解液体表面张力现象.2.能解释液体表面张力产生的缘由.3.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象.4.知道液晶的特点及其应用.

一、液体的微观结构和表面张力

1．液体分子之间的距离很小，不易被压缩．

2．液体分子的热运动虽然与固体分子类似，但无长期固定的平衡位置，可在液体中移动，因而显示出流淌性，且集中比固体快．

3．在液体内部，分子间距离在r0左右，在表面层，分子比较稀疏，分子间距大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引．液面各部分间的相互吸引力叫做表面张力．

二、浸润和不浸润及毛细现象

1．浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上．这种现象叫做浸润．

2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体也就不会附着在固体上．这种现象叫做不浸润．

3．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．

4．试验和理论分析都表明，对于肯定的液体和肯定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高．三、液晶

1．液晶的概念：像液体一样具有流淌性，其光学性质与某些晶体相像，具有各向异性的有机化合物，称为液晶．

2．液晶分子的微观结构

某个方向分子排列整齐有规章，另一方向分子排列杂乱无章．

3．液晶的用途

液晶可以用作显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用．

一、液体的微观结构及表面张力

1．液体的微观结构与宏观特性：

液体中的分子密集排列在一起，所以液体具有肯定的体积．液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小，所以液体没有固定的外形，具有流淌性．分子的移动比固体分子简洁，所以集中比固体要快．

2．液体表面张力的成因分析：

(1)由于蒸发觉象，液体表面分子分布比内部分子稀疏，因而分子力表现为引力．(2)表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．

(3)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1所示．

图1

3．表面张力及其作用：

(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．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．

(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．

例1下列叙述中正确的是()

A．液体表面张力随温度上升而增大

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

答案BC

解析液体的表面层由于和气体接触，与内部状况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏，分子间就表现为引力，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势．随温度的上升，表面层分子距离要增大，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，即r＝r0，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大．

借题发挥表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小．

针对训练下列关于液体表面张力的说法中正确的是()

A．表面张力的作用是使液体表面伸张

B．表面张力的作用是使液体表面绷紧

C．有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的原因

D．用滴管滴液滴，滴的液滴总近似成球形，这是由于表面张力的原因

答案BCD

解析表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形．故正确答案为B、C、D.

二、浸润和不浸润及毛细现象成因分析

1．附着层内分子受力状况

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

当固体分子吸引力大于液体内部分子力时，这时表现为液体浸润固体．

3．不浸润的成因

当固体分子吸引力小于液体内部分子力时，这时表现为液体不浸润固体．

4．毛细现象

(1)两种表现：浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降．

(2)产生缘由：毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系．

如图2所示，甲是浸润状况，此时管内液面呈凹形，由于水的表面张力作用，液体会受到一向上的作用力，因而管内液面(b)要比管外(a)高；乙是不浸润状况，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(d)比管外(c)低．

图2

温馨提示同一种固体，对于有些液体浸润，有些液体不浸润；同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润铅．

例2将不同材料制成的甲、乙细管插入相同的液体中，甲管内液面比管外液面低，乙管内液面比管外液面高，则()

A．液体对甲材料是浸润的

B．液体对乙材料是浸润的

C．甲管中发生的不是毛细现象，而乙管中发生的是毛细现象

D．若甲、乙两管的内径变小，则甲管内液面更低，乙管内液面更高

答案BD

解析液体对固体浸润的状况下，在附着层分子的排斥力和表面层分子的吸引力的共同作用下，液面将上升，所以A错，B对；毛细现象是指浸润液体在细管中上升，以及不浸润液体在细管中下降的现象，所以C错；在液体和毛细管材料肯定的状况下，管越细毛细现象越明显，所以D对．

借题发挥浸润是固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，使附着层内分子的分布比液体内部更密，使液体跟固体的接触面有扩大的趋势．不浸润是固体分子对液体分子的引力小于液体分子之间的引力，使附着层内分子的分布比液体内部更稀疏，由于表面张力使液体跟固体的接触面有收缩的趋势．毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润的液体在细管中下降的现象．

例3附着层里的液体分子比液体内部稀疏的缘由是()

A．附着层里液体分子间的斥力强

B．附着层里液体分子间的引力强

C．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱

D．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强

答案C

解析

三、液晶

1．液晶

某些化合物像液体一样具有流淌性，而其光学性质与某些晶体相像，具有各向异性，于是取名液晶．2．液晶的特点

位置无序使它像液体，而排列有序使它像晶体，所以液晶是有晶体结构的液体．

3．液晶分子的排列特点

从某个方向上看液晶分子排列比较整齐，但从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的．

4．液晶的应用

(1)液晶显示器：用于电子手表、电子计算器、电脑等．

(2)利用温度转变时液晶颜色会发生转变的性质来探测温度．

(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用．

例4下列关于液晶的说法中正确的是()

A．液晶是液体和晶体的混合物

B．液晶分子在特定方向排列比较整齐

C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光

D．全部物质在肯定条件下都能成为液晶

答案B

解析液晶是某些特殊的有机化合物，在某些方向上分子排列规章，某些方向上杂乱，液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错，选项B正确．

借题发挥(1)液晶是既有流淌性和连续性，又具有各向异性的流体．