高中物理 液体的表面张力课件 鲁科版选修33

高中物理高中物理选修选修3-3鲁科版鲁科版第第3章液体章液体第第1节液体的表面张力节液体的表面张力 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 的支持力稍有弯曲稍有弯曲向上向上2实验：观察肥皂膜的变化(1)现象铁丝框上的肥皂膜会把滑棍 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、乳滴等变为球形拉回拉回圆形圆形收缩收缩收缩收缩收缩收缩二、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 薄层薄层稀疏稀疏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.吸引吸引收缩收缩最小最小球形球形椭球形椭球形一、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(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311所示图图3113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rr0，分子势能最小，在表面层rr0，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 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】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(rr0)【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rr0，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rr0.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 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.