1液体的表面张力
高中物理第3章液体第1节液体的表面张力课件鲁科选修3_3
球形。若露珠过大， 最小 。因此小水珠、小露珠等都呈现_____ 积_____
椭球形 ，完全失重环境下，可形 重力影响不能忽略，则呈 ________
成标准的球形。
[跟随名师· 解疑难]
1．液体表面张力的形成 (1)分子分布特点：由于蒸发现象，表面层分子的分布比液 体内部稀疏， 即表面层分子间的距离比液体内部分子间的距离 大。 (2)分子力的特点： 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。所以说表面张力是表面层 分子力作用的结果。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 如图 311 所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环 上，再把环在肥皂水里浸一下，使环上布满肥 皂的薄膜。如果用热针刺破棉线圈里那部分薄 膜，则棉线圈将成为 A．椭圆形 C．圆形 ( B．长方形 D．任意形状 )
图 311
解析：由于表面张力的作用，当刺破棉线圈里的薄膜时，棉线 圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形。
答案：C
表面张力及其微观解释
[自读教材· 抓基础] 1．表面层 (1)定义：
薄层 。 液体与气体接触的表面存在的一个_____
(2)特点：
稀疏 。 表面层分子的分布比液体内部_____
2．表面张力 (1)定义：
吸引 的力。 液体表面各部分间相互_____
(2)作用效果：
小 由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能 ____
(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。如图 312 所示。
液体表面张力的微观解释
液体表面张力的微观解释
液体表面张力是指液体表面上的分子之间的相互作用力所产生
的张力。
在液体表面上，分子之间的相互作用力比在内部更强，因此会形成一个类似于薄膜的结构。
这种结构使得液体表面的分子排列更加有序，因此需要更多的能量才能改变液体表面的形状。
液体表面张力的微观解释是基于分子之间的相互作用力。
分子之间的相互作用力包括分子间的吸引力和斥力。
在液体表面上，分子之间的吸引力会导致表面分子向内部移动，而分子之间的斥力则会导致表面分子向外部移动。
这种相互作用力的平衡状态形成了表面张力。
当液体表面有外界影响时，比如加入一根细管或者把一个物体浸入液体中，液体表面的分子会发生调整，以达到新的平衡状态。
这种调整需要消耗一定的能量，因此表面张力也就成为液体对外界影响的一种阻力。
总之，液体表面张力是液体分子之间相互作用力的结果，其微观解释基于分子之间的吸引力和斥力。
了解液体表面张力的原理可以帮助我们更好地理解液体的性质和行为。
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高中物理模块要点回眸第1点液体的表面张力、浸润和不浸润现象及微观成因素材
第17点液体的表面张力、浸润和不浸润现象及微观成因1．液体的表面张力及其成因图1如果在液体表面任意画一条线（如图1），线两侧的液体之间的作用力是引力,它的作用是使液体表面绷紧,所以叫做液体的表面张力．液体和气体相接触的一个薄层叫表面层．表面层中的分子要比液体内部稀疏些，即表面层中分子间的距离比液体内部的大一些，在表面层中的分子间的相互作用表现为引力,使液面各部分之间产生的相互作用力为引力．2．浸润和不浸润现象及其成因一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做浸润现象．一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现象．当液体与固体接触时，在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到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，受到液体内部分子的吸引比较强，附着层里就会有部分分子进入液体内部，附着层里的分子就比液体内部稀疏,在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力,这里跟固体接触的液体表面有缩小的趋势,形成不浸润现象．相反,如果受到的固体分子的吸引比较强，附着层里的分子就比液体内部密，在附着层里就出现液体分子相互排斥的力，这时跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，产生浸润现象．对点例题关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．表面张力是液体内部分子间的相互作用力B．液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力C．不论是水还是水银，表面张力都会使表面收缩D．表面张力的方向与液面垂直解题指导液体表面层内分子较液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的作用使液面具有收缩的趋势，其方向沿液面的切线方向与分界线垂直．表面张力是液体表面分子间的作用力．故B、C 正确,A、D错误．答案BC关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是(）A．水银是浸润液体，水是不浸润液体B．在内径小的容器里,如果液体能浸润容器壁，则液面成凹形，且液体在容器内上升C．如果固体分子对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象D．两端开口，内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中，管内水柱高度相同答案B解析液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体共同决定的，选项A错；如果液体浸润容器壁就会形成凹面，且在容器中上升，选项B对;如果固体分子对液体表面层分子的引力大于液体内部分子的引力，附着层内的分子较密，分子力表现为斥力，会看到液体的浸润现象,选项C错;内径不同的几支细玻璃管，管内水柱的高度不同，管越细，水柱高度越高，毛细现象越明显，选项D错．。
第三章 第4节 液体的表面张力
[借题发挥] 表面张力不是向上的力，是表面各部分相互 吸引的力。
对表面张力的理解 [例 2] [多选]关于液体的表面张力，下列说法中正确的是
A．表面张力方向与液面垂直
()
B．表面张力是液体表面层中任一分界线两侧大量分子相
互作用力的宏观表现
C．表面层里的分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表
现为引力
(2)液体不同层面的分子疏密程度不同。 (3)在液体内部，引力和斥力大小相近。在液体表面层， 整体上表现为引力是液体表面张力产生的原因。
2．液体表面具有收缩趋势的原因是
()
A．液体可以流动
B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C．与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力
D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 解析：由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的
D．表面层中的分子间的距离小于平衡距离，因此分子间
的作用力很强
[思路点拨] 能从微观角度理解表面张力的形成原因是 处理该类问题的关键。
[解析] 表面层里的分子距离比液体内部大些，即表面层 里的分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表现为引力，表 面引力就是表面层分子引力的宏观表现，表面张力方向与液 面相切，因此 B、C 正确，A、D 错误。
C．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠 D．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体 表面的张力作用
[解析] 慢慢向酒杯中注入水，由于表面张力的作用，使液体 表面呈一弧形，即使稍高出杯口，水也不会流出来，故 A 项正确； 小木块浮于水面上，实际上小木块的一部分已经陷入水中(排开一 部分水)，受到的是水的浮力作用而非表面张力作用，因此 B 选项 错误；喷到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作 用且又处于完全失重状态，因此形成球状水珠，故 C 项正确；仔细 观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比 周围水面稍下陷。但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非 常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用。浮在水面 上的缝衣针与小昆虫情况一样，故 D 选项正确。[答案] ACD
水的表面张力系数与温度对照表
水的表面张力系数与温度对照表
水的表面张力＝75.796－0.145t－0.00024t^2。
式中t为摄氏温度,表面张力单位为mN/m.这个公式在10－60℃时适用。
毛细现象与表面张力系数：
毛细现象中液体上升、下降高度。
h的正负表示上升或下降。
浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。
水（H₂O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。
水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。
水在生命演化中起到了重要的作用。
人类很早就开始对水产生了认识，东西方古代朴素的物质观中都把水视为一种基本的组成元素，水是中国古代五行之一；西方古代的四元素说中也有水。
最新1液体的表面张力汇总
3
3
其中
N R3 r3
E(4r2N4R2) 4(R 1)R2
r
类似: 欲使1.0×103kg质量的油在水内散布成半径 r=106m的小油滴, 需要作多少功? 散布过程视为等 温。已知水和油边界的表面张力系数α=1.8×102N/m，油密度ρ=900kg /m3。
总之,对于液体系统，在液面静止的情况下， 应具有最小的表面能，要减小表面能，则 应减小表面积，液体往中间走，故在宏观上， 液体表面有收缩的趋势。
由于液体体积一定，而液体又极难压缩， 因此表面收缩的结果是使液面呈紧张状态 （类似有一薄膜），于是出现表面张力
ES
小结：表面张力系数的定义
定义1：
f L
3）[SI]： J/m张力系数σ (×10-3N/m)
酒精
20
22.3
肥皂水
20
25.0
苯
20
28.9
水
18
73
水银
18
490
液态铅
335
473
常見液體的表面張力系数
液體
水 水 水 水 水 酒精 酒精
溫度 (C)
0 10 25 60 100 00 20
不考虑边界效应
注
回
A）、F1、F2是大量分子宏观作用的结果； B）、这种液体表面层各部分之间的拉力，称
为表面张力；
C）、要区分表面张力与前部分所讲液体表面层 中分子的受力；
表面张力：是表面层上分子的宏观力效果，与液 面相切
液体表层中分子受力：是表面分子受到的指向液 体内部的不平衡力。
·定义1（从表面张力角度）：
设想某一分界限上的张力f，它与边 界长L成正比
f= σL
水的表面张力计算公式
水的表面张力计算公式
表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力，是液体分子内聚力在表面上的表现。
对于水来说，由于其分子之间的氢键作用，具有较强的表面张力。
表面张力的大小可以通过计算公式来确定。
在给定条件下，水的表面张力可以用如下公式表示：
γ = F/L
其中，γ表示水的表面张力，单位是N/m（牛顿/米）；F表示液体表面上的分子间相互作用力，单位是N（牛顿）；L表示相互作用力沿液体表面的长度，单位是m（米）。
这个公式表明，表面张力的大小与表面上分子间相互作用力的强度成正比，与相互作用力的作用长度成反比。
表面张力越大，说明水分子间的相互作用力越强。
需要注意的是，计算水的表面张力时，我们通常需要知道液体表面上的分子间相互作用力的具体值。
这个值在实验中可以通过各种方法来测量得到，如静水压力差法、动水方法等。
总结起来，水的表面张力可以通过公式γ = F/L来计算，其中γ表示水的表面张力，F表示液体表面上的分子间相互作用力，L表示相互作用力沿液体表面的长度。
但要计算具体数值，需要实验测量得到相互作用力的值。
形成液体表面张力的原因
形成液体表面张力的原因
液体表面张力的产生是由于液体分子间的相互作用力引起的。
液体中的分子之间存在着吸引力，即分子间的凝聚力。
当液体表面上的分子被其周围的分子吸引时，液体表面会形成一种类似于弹性膜的张力。
这种表面张力是由于液体中的分子对表面附近的分子施加的吸引力导致的。
液体表面张力的主要原因包括：
1. 范德华力：液体分子之间存在着范德华力，即由于分子极性产生的分子间吸引力。
这种吸引力导致液体分子在液体内部排列紧密，而在表面上则会受到周围液体分子的吸引形成张力。
2. 氢键：某些液体分子之间可以通过氢键进行结合。
氢键是一种特殊的强分子间相互作用力，通常存在于水和其他带有氢原子的分子（如醇类）中。
这种分子间的氢键结合可以增加液体表面张力。
3. 压缩效应：由于液体分子之间的吸引力，液体表面上的分子比液体内部的分子受到更多的平衡压力。
这种压力导致液体表面张力的产生。
总的来说，液体表面张力是由于液体分子间的吸引力导致的，液体表面上的分子受到周围分子的吸引形成一种张力。
这种表面张力使液体表面呈现出一种比较稳定的薄膜状结构。
第3章 第1节 液体的表面张力
第1节液体的表面张力[目标定位] 1.认识液体的微观结构． 2.能解释液体表面张力产生的原因． 3.理解由于表面张力而产生的物理现象．一、液体表面的收缩趋势1．实验：回形针、硬币漂浮在水面上(1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样．(2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了的支持力．2．实验：观察肥皂膜的变化(1)现象①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成(2)结论：液体的表面都类似于张紧的弹性薄膜，具有的趋势．3．实验结论：液体表面有一种的趋势．正是这种的趋势使露珠、乳滴等变为球形．二、表面张力及其微观解释1．表面层(1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个(2)特点：表面层分子的分布比液体内部2．表面张力(1)定义：液体表面各部分间相互的力．(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要到尽可能小的面积．而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积因此小水珠、小露珠等都呈现若露珠过大，重力影响不能忽略，则呈在完全失重环境下，可形成标准的球形.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：液体中的分子是密集排列在一起的，所以液体具有一定的体积．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形状，具有流动性，分子的移动比固体分子容易，所以扩散比固体要快．2．液体表面张力的成因分析：(1)由于蒸发现象，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．图3－1－1(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3－1－1所示．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1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缘故D．用滴管滴液滴，滴的液滴总近似是球形，这是由于表面张力的缘故【例2】下列说法正确的是()A．表面张力就是分子力B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势二、液体内部和表面层分子的分布特点1．液体内部分子的运动特点：在液体内部，每个分子周围有许多别的分子．当某个分子从平衡位置向某一方向运动时，它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引，另一方面又要受到所靠拢的那个方向的分子的排斥．引力和斥力的数量级相同，通常可认为其大小相等．因此，液体内部分子只能在平衡位置附近振动，分子间距等于r0.2．液体表面分子的分布：液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为气体分子对它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为气体分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子之间的距离就比较大(r＞r0)．【例3】关于液体表面的收缩趋势，正确的说法是()A．因为液体表面分子的分布比内部密集，所以有收缩趋势B．液体表面分子的分布和内部相同，所以有收缩趋势C．因为液体表面分子的分布比内部稀疏，所以有收缩趋势D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势针对训练2在液体与气体接触的表面层内，分子的分布及分子间的作用力的特点是()A．分子的分布比液体内部密，分子间的作用力表现为引力B．分子的分布比液体内部密，分子间的作用力表现为斥力C．分子的分布比液体内部疏，分子间的作用力表现为引力D．分子的分布比液体内部疏，分子间的作用力表现为斥力液体的微观结构及表面张力1．关于液体的表面张力，下列说法中错误的是()．A．表面张力是液面各部分间相互吸引的力B．表面张力是液体表面层中任一分界线两侧大量分子相互作用力的宏观表现C．表面层里分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表现为引力D．表面层里分子距离比液体内部大些，分子力表现为引力2．在以下事例中，不能用液体表面张力来解释的是()A．草叶上的露珠呈圆球形B．油滴在水面上会形成一层油膜C．用湿布不易擦去玻璃窗上的灰尘D．油瓶外总是附有一层薄薄的油图3－1－23．如图3－1－2所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b 两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个()液体内部和表面层分子的分布特点4．液体表面张力产生的原因是()A．液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力B．液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力C．液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力D．液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力5．下列关于液体的表面张力的说法中正确的是()A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0C．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．表面张力使液体的表面有收缩的趋势(时间：60分钟)题组一液体的微观结构及表面张力1．洗涤剂能除去衣服上的污垢，其原因是()A．降低了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间B．增加了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间C．洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中D．洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离衣服纤维表面2．如图3－1－3所示，金属框架的A，B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破，线的形状将变成下图中的()图3－1－33．关于液体，下列说法正确的是()A．液体的性质介于气体和固体之间，更接近气体B．液体表现出各向异性C．液体分子的热运动与固体类似，主要表现在固定的平衡位置附近做微小振动D．液体的扩散比固体的扩散快4．关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．表面张力是液体内部分子间的相互作用力B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力C．不论是水还是水银，表面引力都会使表面收缩D．表面张力的方向与液面垂直5．下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是()A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果D．喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果6．下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的()A．两滴水银相接触，立即会合并到一起B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿D．水珠在荷叶上呈球形题组二液体内部和表面层分子的分布特点7．液体表面层中的分子与液体内部的分子相比有()A．较小的势能B．较大的势能C．相同的势能D．较大的动能8．如图3－1－4所示为一沾有肥皂膜的闭合金属框，若将膜面上棉线圈内部的膜戳破后，棉线圈会被拉成圆形，这是因为__________的作用；与戳破前相比，肥皂膜的内能__________(选填“增加”“减少”或“不变”)．图3－1－49．下列关于液体表面张力的说法中，正确的是()A．液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密些B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，从而表现为引力，因而产生表面张力C．液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因D．表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势10．关于液体表面张力是怎样产生的，下列说法正确的是()A．因为在液体的表面层里，液体分子间距离较大，分子间只有引力而斥力消失B．表面张力就是气体分子对表面层里的液体分子的吸引力C．在液体的表面层里，由于液体分子间距离比液体内部稍大，液体分子间的引力大于斥力D．液体表面层的液体分子密度小，因而呈现引力题组三综合应用11.图3－1－5在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸于液体中，此时天平平衡，如图3－1－5所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则()A．天平仍然平衡B．由于铁丝离开水面沾上液体，重量增加而使天平平衡破坏，左端下降C．由于铁丝刚离开液面，和液面间生成一液膜，此液体膜的表面张力使天平左端下降D．以上说法都不对12．如图3－1－6所示，布满肥皂膜的金属框abcd水平放置，ab边能在框架上无摩擦地左右滑动．那么，把原来固定的ab边放开，ab边应向________滑动，做________运动．图3－1－6参考答案一、1．(1)稍有弯曲．(2)向上．2．(1)①拉回．②圆形．(2)收缩．3．收缩，收缩．二、1．(1)薄层．(2)稀疏．2．(1)吸引．(2)收缩，最小．，球形．，椭球形．.【例1】答案BC解析这是有关液体表面层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，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，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．针对训练1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.【例2】答案CD解析表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力．故A选项错误；缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，B选项错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D选项正确．【例3】答案 C解析液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子间的距离是r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面层，分子间的距离是r>r0.分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B错误，C正确；表面层上方的气体分子对液体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故D错误．针对训练2答案 C解析对于液体表面层内的分子，由于液体内部分子对它的引力大于空气分子对它的引力，所以表面层内分子所受的合力指向液体内部，所以表面层的分子都有挤进液体内部的趋势，因此表面层分子较液体内部稀疏，分子间的距离大，分子力表现为引力，这是表面张力产生的原因，选项C正确.1．答案 A2．答案 B解析要抓住表面张力产生的原因，再结合实例和具体现象去分析．液体的表面层由于与空气接触，所以表面层里分子的分布比较稀疏，分子间呈引力作用．在这个力作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力．结合四个例子看，只有B中油膜不是收缩而是扩散，所以B不能用表面张力的理论来解释．3．答案 D解析肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状．正确选项为D.4．答案 C解析液体表面层内分子比内部稀疏．液体表面层内分子间的相互作用表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C.5．答案D1．答案 C2．答案 C3．答案 D解析液体分子间距离与固体分子间距离接近，都不易被压缩，故A错；液体由大量暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章的分布着，因而液体表现出各向同性，故B错；液体分子与固体分子都在平衡位置附近做微小振动，所不同的是液体没有固定的平衡位置，故C错．液体的扩散要比固体的扩散快，故D对．4．答案BC解析液体表面层内分子较液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的作用使液面具有收缩的趋势，其方向沿液面的切线方向与分界线垂直．表面张力是液体表面层分子间的作用力．故B、C正确，A、D错误．故正确答案为B、C. 5．答案AD解析仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A选项正确，C选项错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，故B选项错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D选项正确．6．答案ABD解析用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D.7．答案 B解析液体内部，分子间距离r＝r0，分子势能最小，而液体表面层分子的分布要比内部稀疏，r＞r0，所以表面层的分子均具有较大的势能，故B正确．8．答案液体表面张力减少9．答案BD10．答案 C解析液体表面张力是因为液体表面层里分子间距离比液体内部稍大，液体分子间的引力大于斥力而产生的，C正确．11.答案 C解析铁丝在刚离开液面时，和液面之间形成一层膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表现为引力，对铁丝产生向下的拉力作用，使天平左端下降．12．答案右加速解析由于ab边能在框架上无摩擦地左右滑动，而肥皂膜的表面张力为ab边提供了向右的拉力，使它向右加速运动．。
液体的表面张力公式
液体的表面张力公式液体的表面张力是指液体表面上的分子相互作用力所形成的张力。
表面张力是液体与气体接触面上表现出来的一种特性。
下面，我们来了解一下液体的表面张力公式及其相关知识。
一、液体的表面张力公式：液体的表面张力公式为：γ = F / l其中，γ表示液体的表面张力，F表示液体分子间的作用力，l表示液体表面上的长度。
二、液体表面张力的测量方法1. 滴下法：常用的测量液体表面张力的方法之一。
2. 垂直片法：也是常用的测量液体表面张力的方法之一。
3. 悬垂法：此法是通过比较液体滴下和外拉半径相等的玻璃纤维细丝的张力来测量表面张力。
三、影响液体表面张力的因素1. 温度：温度升高时，液体分子热运动加剧，表面张力减小。
2. 杂质：杂质的存在破坏了液体表面平衡，表面张力会发生变化。
3. 溶质：液体中溶质浓度增加，表面张力减小。
4. 外电场：在外电场的作用下，液体分子的排列会发生改变，表面张力也会受影响。
5. 分子结构：分子结构的改变也会影响液体表面张力。
四、表面张力在生产、生活中的应用1. 表面张力可用于制作涂层，如热敏记录材料和表面活性剂等。
2. 表面张力可用于泡沫塑料、气柱式夹层玻璃、减速器和润滑剂等制品的生产。
3. 表面张力可用于衣物洗涤、洗涤剂、肥皂等的生产。
4. 表面张力可用于测量液态金属的粘度、测定液态金属的密度等。
5. 表面张力可应用于医学、地质学、纤维工业、石油工业等领域。
总之，液体的表面张力是一种重要的物理性质，其公式和测量方法是我们了解液体性质的基础。
在实际生产和生活中，我们还可以利用表面张力的性质制造出各种生产和生活用品。
高中物理 课件第3章-第1节 液体的表面张力
2．液体表面分子的分布 液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸汽分子对 它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到 平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要 比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为 蒸汽分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子间 的距离就比较大(r＞r0)．
[再判断] 1．液体的表面都有收缩的趋势．(√) 2．昆虫不落入水中，是因为受到了向上的支持力．(√) 3．体积相同的各种形状物体中，球形物体表面积最大．(×) [后思考] 小木船漂浮在水面上是由水面的收缩趋势引起的吗？
【提示】 不是．小木船漂浮在水面上是由小木船受到了水对船的浮力引 起的，而不是由水面的收缩趋势引起的．
【解析】 液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子
间的距离是 r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面 层，分子间的距离是 r>r0，分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液
体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B 错误，CE 正确；表面层上方的气体分子对液 体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故 D 错误．知识点学一业分
层
测
第 1 节 液体的表面张力
评
知 识 点 二
学习目标 1.知道液体表面的收缩趋势，理解液体 表面存在表面张力现象．(重点) 2．从微观角度了解液体表面张力的成 因．(难点)
知识脉络
液体表面的收缩趋势
[先填空] 1．实验：回形针、硬币漂在水面上 (1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面 稍有弯曲 ，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样． (2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了向上的支持力．
液体的表面张力
图3-4-1§3．4 液体的表面张力3．4．1、表面张力和表面张力系数液体下厚度为分子作用半径的一层液体，叫做液体的表面层。
表面层内的分子，一方面受到液体内部分子的作用，另一方面受到气体分子的作用，由于这两个作用力的不同，使液体表面层的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子的平均间距较大，所以表面层内液体分子的作用力主要表现为引力，正是分子间的这种引力作用，使表面层具有收缩的趋势。
液体表面的各部分相互吸引的力称为表面张力，表面张力的方向与液面相切，作用在任何一部分液面上的表面张力总是与这部分液面的分界线垂直。
表面张力的大小与所研究液面和其他部分的分界线长度L 成正比，因此可写成L f σ= 式中σ称为表面张力系数，在国际单位制中，其单位是N/m ，表面张力系数σ的数值与液体的种类和温度有关。
3．4．2表面能我们再从能量角度研究张力现象，由于液面有自动收缩的趋势，所以增大液体表面积需要克服表面张力做功，由图3-4-1可以看出，设想使AB 边向右移动距离△x ，则此过程中外界克服表面张力所做的功为S x AB x f x F W ∆=∆⋅=∆=∆=σσ22外式中△S 表示AB 边移动△x 时液膜的两个表面所增加的总面积。
若去掉外力，AB 边会向左运动，消耗表面自由能而转化为机械能，所以表面自由能相当于势能，凡势能都有减小的趋势，而S E ∞，所以液体表面具有收缩的趋势，例如体积相同的物体以球体的表面积最小，所以若无其他作用力的影响，液滴等均应为球体。
例 将端点相连的三根细线掷在水面上，如图3-4-2所示，其中1、2线各长1.5cm ，3线长1cm ，若在图中A 点滴下某种杂质，使表面张力系数减小到原来的0.4，求每根线的张力。
然后又把该杂质滴在B 点，求每根线的张力：已知水的面表张力系数α=0.07N/m 。
A 滴入杂质后，形成图3-4-3形状，取圆心角为θ的一小段圆弧，该线段在线两侧张力和表面张力共同作用下平衡，则有1)4.0(2sin R a a aT θθ-=，式中cm R πθθ25.2,22sin 1=≈代入后得0,1067.11432=⨯===-T N T T T 。
常用物质的表面张力
2-乙氧基乙醇 乙氧基苯 乙基环己烷 2,2-(亚乙基二氧基)二乙醇 乙 腈
乙酸乙酰甲酯 乙酰乙酸乙酯 乙酰胺 乙 酸
甲酸甲酯 甲酸乙酯 甲酸丙酯 甲酸丁酯
乙酸甲酯 乙酸乙酯 乙酸丙酯 乙酸异丙酯 乙酸丁酯 乙酸戊酯 乙酸异戊酯 乙酸酐 乙酸烯丙酯 乙 乙 醇 醛
27.95 26.29 26.60 24.44 27.55 27.66 26.75 35.52 28.73 24.05 23.90 22.71 18.92 26.50 24.78 32.51 31.23 30.69 32.47 23.59
31.90 -2.92 -3.13 45.5 38.30 25.24 26.9 12.24 -30.20 22.59 12.12 6.537 -16.10 35.0 13.10 10.41 78.97 48.95 22.32 29.03
0.1280 0.2030 0.1785 0.1820 0.0999 0.1098 0.1660 0.1576 0.2073 0.1456 0.1779 0.1883 0.1646 0.1000 0.2079 0.07867 0.1549 0.1758 0.1482 0.2619
b
/[dyn/(cm·℃)] 0.2493 0.1043 0.0978
a/(dyn/cm)
26.42 -67.48 5.09
b
/[dyn/(cm·℃)] 0.2265 0.5853 0.2032
Ar AsBr3 AsCl3
N2 NO N2O
BBr3 BF3 B2H6 Br2 BrF3 BrF5 ClF3 ClO3F CO COCl2 COS DH F2 GaCl3 HBr HF H2O2 H2S H2Se H2Te
1液体的表面张力
浮 在 水 面 上 的 昆 虫
肥皂膜收缩把线拉成一个弧形 线被绷紧
总之:液体表面有收缩到最小的 趋势，这种使液体表面收缩的力 称为表面张力。
注: 不仅在周界 上有表面张力存在, 而且在液面上的任 何地方都有表面张 力存在, 否则液面将 无法收缩
表面张力 1、液体的表面层 2、定性了解表面张力
E S
小结：表面张力系数的定义 定义1： 定义2：
f L
A S
实 质 是 一 样 的
定义3：
E S
P129例题1： 试求当许多半径为r的小水滴融合成一个半径 为R的大水滴时释放出的能量，假设水滴呈 球状，水的表面张力系数σ在此过程中保持 不变。 解：设小水滴的数目为N，融合过程中释放出 的能量为水滴表面积减小时所减小的表面能 融合前后水滴的总体积保持不变 3 R 4 4 3 3 其中 N 3 r N R r 3 3
肺泡壁分泌
表面活化剂(卵磷脂) 活化剂浓度大 σ小，易扩张
肺泡较大后，表面活化剂浓度降低 σ增大，则抑制扩张至平衡点为止 第一次扩张肺泡，所需压强差达30mmHg
回顾： 一物体A从高点自由下落到低点时，其 动能、势能如何改变？
A 顺着力的方向， 势能会减小
Re
克服力作功才能成功，其结果是，进入表面层 后，这一分子势能增加。
f=2 σL
要保持膜平衡，则应加一平衡力F 做功：ΔA=F ·ΔX =2σL·ΔX=σΔS
A S dA 或 dS
x
A’ f B’
注
A S
1）Δ S=2L· Δ X 表示移动过程中增加的液 面，此例中为双层；(如吹泡) 2）定义：在等温条件下，表面张力系数σ等 于增加单位表面积时外力所作的功。 3）[SI]： J/m2
第1章液体的表面性质详解
大学物理
处于表面层中的A分子在有效半径内受力不均， 合力不等于零，而是垂直于液面并指向液体内部。
9
大学物理
把分子从液体内部移到表面层，需克服分子间引力做功；
外力做功使分子势能增加，即表面层内分子的势能比液 体内部分子的势能大，表面层为高势能区；各个分子势能增 量的总和称为表面自由能（简称表面能）增量，，用G表示， 单位是J 按能量最低原则，在稳定状态下应该具有最低的表面能， 相应的，液体系统具有最小的表面积，即表层中要包含尽可 能少的分子。表层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即 液面有收缩的趋势 。 液体的表面张力就是这种趋势在宏观上的表现。表面张力 是宏观力。
S 4r n
2
S0 4R
4 3 3 4 3
2
3
得
R n 3 r
3
r n R
大学物理
E (S S0 ) 4 (r n R )
2 2
R n 3 r
3
R E 4R ( 1) r
2
3 2
2 10 3 4 3.14 (2 10 ) ( 1) 73 10 6 2 10 3 3.6 10 J
大学物理
②温度 实验中观察到随着温度的上升，一般液 体的表面张力都降低，
如表1-1：
表1-1 水的表面张力系数和 温度的关系
温度( ℃ ) 10 20 30
表面张力(10-2N/m )
原因：温度升高时，分子间 距离增大，吸引力减小。当 温度升高至接近临界温度时， 液-气界面消失，表面张力 必趋向于零。故测定表面张 力时，必须固定温度，否则 会造成较大的测量误差。
片对农药的吸收。 需要喷洒表面活性物质，来降低液滴的表面张力系数， 使药液尽量在叶面上延展分布。
液体张力最简单三个公式
液体张力最简单三个公式
嘿呀，让我来告诉你液体张力的最简单三个公式吧！
第一个就是表面张力公式啦，γ = F/L，就好比你吹泡泡的时候，泡泡膜表面那股让泡泡成型的力量就是 F，而泡泡膜的长度就是 L 呀，这能算出表面张力的值呢。
比如，你想想为啥小水珠能在荷叶上滚来滚去而不马上散开呀？就是因为有表面张力在起作用啊！
第二个公式是杨氏方程，θ = arc cos[(γSG - γSL)/γLG] 。
哎呀，这就像一场不同力量之间的“博弈”呢，固气界面的张力γSG，固液界面的张力γSL，还有液气界面的张力γLG 它们相互作用，决定了接触角θ 呀。
你看雨滴落在玻璃上形成的那个角度，不就是这个公式在背后捣鼓嘛！
第三个是拉普拉斯方程，Δp = 2γ/R，这里的Δp 就像是压力的差值，γ 还是表面张力，R 则是曲率半径呢。
好比吹气球，气球里面外的压力不一样，这就和这个公式有关系呢！你说神奇不神奇呀！
怎么样，现在对液体张力的公式有点感觉了吧？哈哈！。
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定义 表面层中所有分子高出液体内部分子的那部分势 能的总和，叫液体的表面能（也叫表面自由能）
注：
1）表面能表述的是宏观性质，而不是某一分子的 势能；
2）液体的表面积越大，表面能越大；
3）任何一个系统，当它处于稳定状态时，势能 应最小。（站立与躺下）
总之,对于液体系统，在液面静止的情况下， 应具有最小的表面能，要减小表面能，则 应减小表面积，液体往中间走，故在宏观上， 液体表面有收缩的趋势。
解：设小水滴的数目为N，融合过程中释放出 的能量为水滴表面积减小时所减小的表面能
融合前后水滴的总体积保持不变
4 R 3 其中 3
E(4r2N4R2) 4(R 1)R2 r
类似: 欲使1.0×103kg质量的油在水内散布成半径 r=106m的小油滴, 需要作多少功? 散布过程视为等 温。已知水和油边界的表面张力系数α=1.8×102N/m，油密度ρ=900kg /m3。
液體
酒精 乙醚 甘油 石油 水銀 橄欖油
溫度 (C) 50 20 20 20 20 20
張力系数
（10–3N／m
19.8 16.5 63.4 26.0 465.0 32.0
与α相关的因素至少一般有
1）液体自身的性质
ρ小，易蒸发的液体，σ小； ρ大，不易蒸发的液体，σ大 2）温度：同一种液体，σ随温度的升高而减小，
横隔膜的上下动来调节胸 腔的空间
肺泡壁分泌
表面活化剂(卵磷脂) 活化剂浓度大 σ小，易扩张
肺泡较大后，表面活化剂浓度降低 σ增大，则抑制扩张至平衡点为止
第一次扩张肺泡，所需压强差达30mmHg
回顾： 一物体A从高点自由下落到低点时，其 动能、势能如何改变？
A
顺着力的方向， 势能会减小
Re
克服力作功才能成功，其结果是，进入表面层 后，这一分子势能增加。
设想某一分界限上的张力f，它与边 界长L成正比
f= σL
表面张力系数
表示在分界线上单位长度的表面张力
[SI]： N/m
将在实验室中测量
A fA
B fB
表面张力的方向： 与分界线垂直并与液体表面相切。 表面张力大小：
·定义2（从作功的角度） AB边可以沿框自由滑动，作用在AB边上的张力为f
AB=L ABCD中是皂膜
目录 一、液体的表面现象 二、液体的表面张力 三、液体的表面能与表面收缩
研究的意义
液体在生物体内及其周围环境中占有很重要的地位 液体的主要特征
①它和空气接触有一个自由表面，
②和固体接触处有一个附着层，因而 表现出一系列表面现象。 研究的角度 分子运动的角度解释研究宏观问题 ——分子热力学
现象展示
分子力 引力
r0 斥力
再 看 分 子 力
X
液体分子间表现出相互的吸引力，这是液体分 子聚集的主要原因
分子力作用半径 能够发生作用的最大分子间距 ——Re
以Re为半径的圆球内的
所有分子都能对中心分
子产生作用力
Re
分子力作用球——立体的球
液体表面层 将液面下Re厚的液体层定义为液体表面层。
注：
Re
不考虑边界效应
注
回
A）、F1、F2是大量分子宏观作用的结果；
B）、这种液体表面层各部分之间的拉力，称 为表面张力；
C）、要区分表面张力与前部分所讲液体表面层 中分子的受力；
表面张力：是表面层上分子的宏观力效果，与液 面相切
液体表层中分子受力：是表面分子受到的指向液 体内部的不平衡力。
·定义1（从表面张力角度）：
1）液体表面层并不是一
个几何面，而是一个
厚Re的薄层；
2）当液面增大时，表面 层中的分子数增多
5、液体分子受力情况（不计重力）
C
Re
Re
B
Re
Re A
表部该
Re
B
Re
面走力
C 有，总
Re
收而是
缩液力
的体图
趋是使
势不表
Re A
易层 压分
缩子
合引力：0
的往
，液
于体
是内
回
定性了解表面张力
F1、F2大小等方向反， 与MN界相垂直，与 液面相切
应用理解
关于肺泡
小于10-4米的小襄
内壁上有粘液层
·正常吸气时，肺内气压低于大气压约3mmHg （氧与血中的二氧化碳进行交换 ）
·肺泡半径大约要从0.5×10-4m 扩大到1×10-4m
粘液带给肺泡的张力系数正常时 约为0.05N/m
使肺泡收缩的趋势. 肺泡的弹性回力
扩张肺泡
液膜的表面张力回缩
肺没有横纹肌
由于液体体积一定，而液体又极难压缩， 因此表面收缩的结果是使液面呈紧张状态 （类似有一薄膜），于是出现表面张力
小结：表面张力系数的定义
定义1：
实
质
是
定义2：
一
样
的
定义3：
P129例题1： 试求当许多半径为r的小水滴融合成一个半径 为R的大水滴时释放出的能量，假设水滴呈 球状，水的表面张力系数σ在此过程中保持 不变。
浮 在 水 面 上 的 昆 虫
肥皂膜收缩把线拉成一个弧形 线被绷紧
总之:液体表面有收缩到最小的 趋势，这种使液体表面收缩的力 称为表面张力。
注: 不仅在周界上 有表面张力存在, 而 且在液面上的任何 地方都有表面张力 存在, 否则液面将无 法收缩
表面张力 1、液体的表面层 2、定性了解表面张力 3、表面张力系数α是一个重要值
液体
温度（0C）
表面张力系数σ (×10-3N/m)
酒精
20
22.3
肥皂水
20
25.0
苯
20
28.9水18源自73水银18
490
液态铅
335
473
常見液體的表面張力系数
液體
水 水 水 水 水 酒精 酒精
溫度 (C)
0 10 25 60 100 00 20
張力系数
（10–3N／m
76.1 74.2 72.0 66.2 58.9 24.0 22.3
f=2 σL
要保持膜平衡，则应加一平衡力F
做功：ΔA=F ·ΔX
=2σL·ΔX=σΔS
A’
f B’
注
A
S
1）ΔS=2L·ΔX 表示移动过程中增加的液 面，此例中为双层；(如吹泡)
2）定义：在等温条件下，表面张力系数σ等 于增加单位表面积时外力所作的功。
3）[SI]： J/m2
常见液体的表面张力系数
当σ→0时，对应临界温度
注：水在1000时，σ≈59×10-3 N/m （书P129表7-1）
3）相邻的物质 接触面上的介质要对其产生影响
理解
4）杂质： 加入杂质可明显改变表面张力
在液体中加入杂质能显著地减小这种液体的表 面张力系数，则称这种这种物质为这种液体的 表面活性物质。
20℃下，水中溶有肥皂，表面张力系数将从 72.75×10-3N／m，减至40×10-3N／m）