学高二物理粤教选修同步液体的表面张力

会计学1学高二物理粤教选修同步学高二物理粤教选修同步 液体的表面张液体的表面张力力水是我们最常见的液体，你一定见过停留在树叶上晶莹透亮的雨滴，茶叶上圆溜溜的水珠吧！自然界中的水、流动的水银、炽热的铁水等等都是物质存在的液态形式在观察这些液态景观时，我们会注意到：荷叶上的小水滴和草上的露珠会呈球形，一小滴水银能形成椭圆球状在玻璃板上滚第1页/共38页动，这些现象的产生又是什么原因呢？这些现象都是与液体的性质有关的，学了这一节的内容，我们就可以解释这些现象了第2页/共38页1液体表面有一种_的趋势，正是这种趋势使露珠、乳滴等变为_2液体表面有_的趋势，好像紧张的弹性薄膜，液体表面一定存在着张力，称为表面_3表面张力的微观解释：(1)液体与气体接触的表面存在一个薄层，叫做_，它的分子分布比液体内部_收缩球形收缩张力表面层 稀疏第3页/共38页(2)_各部分间的相互吸引力，叫做_(3)表面张力的作用使液体表面具有_，液体就像被一层绷紧的弹性薄膜覆盖着一样液体表面 表面张力收缩的趋势第4页/共38页对液体表面张力的认识液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层想象在液体表面上画一直线MN，直线两旁的液膜一定存在着相互作用的拉力F1和F2，液体表面出现的这种张力，称为表面张力. 它的方向垂直于所画的直线第5页/共38页液体的表面张力作用效果使液面具有收缩的趋势由于液面分子间这种相互吸引，才使得液面存在这样的引力，使液面收缩第6页/共38页 关于表面张力的方向，正确的是()A垂直液面指向液体外面B垂直液面指向液体内部C跟液面相切，垂直于液面的边界线D跟液面相切，平行于液面的边界线第7页/共38页解析：如图所示，我们可以假想一个分界线OO，将液体表面分割成A、B两部分，由于表面分子之间的引力作用，A部分对B部分具有引力作用，使得OO向A部分收缩，同样，B部分对A部分具有引力作用，使得OO向B部分收缩，所以表面张力的方向跟液面相切，垂直于液面的边界线，C正确答案：C第8页/共38页课堂训练1下列现象中，不是由表面张力引起的现象是()A木块浮在水面上B水中的气泡呈球形C荷叶上的小水球呈球形D洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露出水面后头发聚拢到一起第9页/共38页解析：木块浮在水面上是因为浮力的原因，选项A错误；气泡呈球形、露珠呈球形都是因液面具有收缩的趋势，是液体表面张力的现象；湿头发粘在一起时，水的表面积才能大大减小，也是体表面张力的表现. 答案：A第10页/共38页液体表面张力的微观解释液体表面是一个厚度为分子有效作用距离(109 m)的薄层，而分子力的作用范围是一个半液体表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子的势能也比液体内部的大，分子间的相互作用表现为引力就象要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走第11页/共38页见右图，分子A在液体内部，分子作用球内分子分布是对称的，球内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零第12页/共38页分子B在液体表面层内，分子作用球一部分在液体外分子B受到的斥力仍然是球对称的，引力不再是球对称分子B受到的引力的合力垂直液面指向液体内，分子从液体内移到表面层，要克服引力做功，分子势能增大，所以表面层比液体内具有较大的势能因为势能总是有减小的倾向，因此液体表面就有收缩的趋势第13页/共38页 液体表面张力产生的原因是()A在液体的表面层，分子间距大，分子之间斥力消失，只有引力B由于气体分子对表面层液体分子的吸引C在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力占优势D由于受到指向液外的斥力的作用第14页/共38页解析：分子之间斥力引力都存在，斥力并没有消失，A错；由于液体表面层里分子的分布密度比液体内部的小，分子间的距离比液体内部大，分子间的相互作用表现为引力，因此C正确，B、D错答案：C第15页/共38页课堂训练2关于液体的表面张力的下列说法中正确的是()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r0 B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r0 C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第16页/共38页解析：由分子运动论可知：在液体与空气接触面附近的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱，所以它们基本上只受到液体内部分子的作用，因而在液面处便形成一个特殊的薄层，称为表面层在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离r r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势答案：D第17页/共38页1如下图所示，布满了肥皂膜的金属框架上有一段质量不计的棉纱，现将金属框架下部分的肥皂膜刺破，则棉纱将为下图中的()第18页/共38页解析：由于液体表面张力的作用使液体表面象张紧的橡皮膜，D图正确答案：D第19页/共38页2. （2012江苏卷）（双选）下列现象中，能说明液体存在表面张力的有（）A.水黾可以停在水面上B.叶面上的露珠呈球形C.滴入水中的红墨水很快散开D.悬浮在水中的花粉做无规则运动第20页/共38页解析：A、B说明液体存在表面张力，C是扩散现象，D是布朗运动说明分子做热运动.答案：AB第21页/共38页3下列有关表面张力的说法中，错误的()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收缩C有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故D用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故第22页/共38页解析：液体的表面张力使液面有收缩的趋势，表面张力的方向跟液面相切表面张力的作用效果是使液体表面收缩，由于表面张力，被压弯的液面收缩，使小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形答案：A第23页/共38页4关于液体表面的收缩趋势，正确的说法是()A因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势B液体表面分子分布和内部相同，所以有收缩趋势C因为液体表面分子分布比内部稀，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第24页/共38页解析：因为液体分子实际分布是内密外疏，故选项C正确，A、B错误；在液体表面层内，它们之间的距离rr0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势， D错误答案：C 第25页/共38页5关于液体的表面张力的下列说法中正确的是()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r0 B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r0 C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第26页/共38页解析：因为液体表面层内分子间距离大于r0，分子间表现为相互引力，即表面张力，故A、B、C均错，因表面张力是引力，故表面张力使液体具有收缩的趋势，D正确答案：D第27页/共38页6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，如下图所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则()第28页/共38页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以上说法都不对第29页/共38页解析：铁丝在刚离开液面时，和液面之间形成一薄膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表现为引力，对铁丝产生一个斜向下的拉力作用，使天平左端下降答案：C第30页/共38页7如图所示，由于硬币经常和手接触，所以针和硬币表面有一层油脂，把它轻轻地向水面上平放，硬币就可以漂浮在水面上，为什么？第31页/共38页答案：硬币漂浮时液面形状如图所示，硬币边缘的液面斜向上，把斜向上的液体表面张力分解，硬币水平面上所受的合力为零，故周界上水的表面张力的合力是竖直向上的，正是这一竖直向上的合力与硬币重力平衡，使水“托”住了硬币第32页/共38页8网孔较小的筛子里盛有少量的水时，水不会从网孔中流出试解释这一现象答案：网孔较小的筛子里盛有少量水时，在每个网孔下面都有微微凸出的水滴(如图1所示)如果将凸出网孔的水滴从靠近根部的地方分隔为上下两部分，那么在第33页/共38页它们的分界线处，下部水滴表面要受到上部水滴根部表面的表面张力f的作用(如图2所示)由于表面张力f的竖直分力可与下部水滴的重量保持平衡，所以水才不会从筛子的网孔中流出第34页/共38页9在矩形铁丝框架上有一可以自由滑动的细铁丝ab，如下图，铁丝长L20 cm，框上布着液膜使液膜表面积增加S1 cm2，需要做多少功？(液体表面在单位长度上的表面张力72103 N/m，摩擦可以不计) 第35页/共38页解析：液膜形成表面张力，使液膜有收缩趋势，要使液膜增大，必须是外力克服表面张力做功由于液膜是两个液面，所以作用在ab杆上的表面张力F72103L20.144L.要使液膜面积增加S，ab需右移距离s=则克服表面张力做功WFS0.144 LS0.144S1.44105 J.答案：1.44105 JLS第36页/共38页第37页/共38页