物理：2.4《液体的性质 液晶》课件（教科版选修3-3）

欢迎进入物理课堂 第四节液体的性质液晶第五节液体的表面张力 共51页 2 课程导入 学生用书P32 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 共51页 3 课标解读 学生用书P32 1 了解液体的微观结构 2 通过观察和实验了解表面张力的现象 3 知道液晶的一般用途 共51页 4 要点扫描 学生用书P32 1 液体的性质 液体的性质介于气体和固体之间 一方面它像固体那样具有一定的体积 不易压缩 另一方面又像气体 没有确定的形状 具有流动性 在物理性质上各向同性 共51页 5 2 液体分子的排列 1 液体分子的排列更接近于固体 2 液体的微观结构与非晶体非常类似 非晶体可以看作是黏性极大的液体 所以严格地说 只有晶体才是真正的固体 3 液体分子的热运动 液体分子的热运动与固体类似 主要表现为在平衡位置附近做微小振动 但是液体的结构较为松散 分子间的空隙要大一些 分子力的束缚要弱一些 因此 液体分子不会长时间在一个平衡位置附近振动 共51页 6 4 液晶 1 定义 由固体向液体转化的中间态液体具有和晶体相似的性质 称为液态晶体 简称液晶 2 性质 液晶在力学性质上与液体相同 具有流动性 连续性 可以形成液滴 在光学性质 电学性质等方面又具有明显的各向异性 因此又具有晶体的某些性质 5 液体的表面张力 液体表面有收缩的趋势 好像紧张的弹性薄膜 液体表面一定存在着张力 称为表面张力 共51页 7 重点难点突破 学生用书P33 一 三种聚集形式比较 共51页 8 共51页 9 可以看出 液体分子的排布更接近固态 在宏观性质上表现出类似于固态的不可压缩性和体积不变性 现列表对比如下 二 液体的微观结构及性质1 液体的微观结构特点 1 分子间距离很小 2 液体分子间的相互作用力很大 3 分子的热运动特点表现为振动与移动相结合 由于液体分子的这种特点 使得液体具有一些特有的物理性质 共51页 10 2 液体的性质液体的宏观性质包括 1 液体具有一定的体积 不易被压缩 2 液体没有一定的形状 具有流动性 3 液体在物理性质上表现为各向同性 共51页 11 三 液晶1 液晶 许多有机化合物能像液体一样具有流动性 而其光学性质却与某些晶体相似 具有各向异性 我们就把这些化合物取名为液晶 2 液晶的物理性质液晶不仅具有液体的流动性 连续性 而且具有晶体的各向异性的特点 因而表现出一些独特的性质 共51页 12 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 很象晶体 但从另一方面看 液晶分子的排列又是杂乱无章的 4 液晶的用途液晶的技术应用已经一步步地深入了我们的生活 从电子手表到如今的笔记本电脑 液晶电视 可视电话等等 共51页 13 液晶可以用作显示元件 液晶在生物医学 电子工业 航空工业都有重要应用 液晶作显示器时 不加电压时 液晶是透明的 能使下面反射光束的光线通过 不显示笔画 当加电压时 液晶变浑浊 光线不能通过 显示出笔画 共51页 14 四 液体的表面张力1 表面层 液体跟气体接触的表面存在一个薄层 叫做表面层 2 表面张力 在液体表面上想象的画一直线 直线两旁的液膜一定存在着相互作用的拉力 液体表面出现的这种张力 称为表面张力 3 作用效果 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 共51页 15 4 微观解释 共51页 16 液体表面是一个厚度为分子有效作用距离 10 9m 的薄层 而分子力的作用范围是一个半液体表面层 液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大 见上图 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 共51页 17 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 共51页 18 典例剖析 学生用书P33 题型一液体的微观结构及性质例1 以下关于液体的说法正确的是 A 非晶体的结构跟液体非常类似 可以看作是粘滞性极大的液体B 液体的物理性质一般表现为各向同性C 液体的密度总是小于固体的密度D 所有的金属在常温下都是固体 共51页 19 解析 由液体的微观结构知A B正确 有些液体的密度大于固体的密度 例如汞的密度就大于铁 铜等固体的密度 故C错 金属汞在常温下就是液体 故D错 答案 AB点拨 此类问题关键是必须对液体 固体分子的微观结构要准确地理解 从而做出正确选择 共51页 20 针对性训练1 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 主要表现是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解析 液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小些 物理性质为各向同性 答案 ACD 共51页 21 题型二对液晶的认识例2 液晶既是液体 又是晶体 但与我们日常生活中所说的晶体又有所区别 以下关于液晶和晶体的说法正确的是 A 构成液晶的物质微粒只能在其各自的平衡位置两侧做微小振动B 物体处于固态时 分子排列整齐 而处于液晶态时 较松散C 二者都具备各向异性D 任何一种固体在一定条件下都可以出现液晶态 共51页 22 解析 液体和固体一样 其分子间距离小 相互作用力大 因此只能在各自平衡位置附近做微小振动 但是液体分子没有长期固定的平衡位置 在一个平衡位置振动一小段时间后 又会转移到另一个平衡位置去振动 即液体分子可以在液体中移动 这也是液体流动的原因 而液晶态介于固态和液态之间 分子排列比较松散 因此分子在平衡位置做微小振动的同时 也会移动 但其排列保持一定的取向 因此具有各向异性 故分子不能在液体内部自由移动 A不正确 自然界中并不是所有物质都存在液晶态 因此D选项不正确 答案 BC 共51页 23 点拨 要了解液晶的宏观特性及其微观本质 同时要能区别固态 液晶态以及液态分子在排列上的不同 共51页 24 针对性训练2 关于液晶的下列说法中正确的是 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 所有物质在一定条件下都能成为液晶解析 液晶是某些特殊的有机化合物 在某些方向上分子排列规则 某些方向上杂乱 液晶本身不发光 B正确 答案 B 共51页 25 题型三对表面张力的理解例3 下列有关表面张力的说法中 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 共51页 26 解析 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 BCD点拨 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 共51页 27 针对性训练3 下列现象中 由表面张力引起的现象是 A 酒精和水混合后体积减小B 水银温度计中的水银柱的升或降C 荷叶上的水珠呈球形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解析 因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势 故选项C D正确 酒精和水混合后体积减小 是由于分子间存在着空隙形成的 水银柱的升降是由于水银柱的热胀冷缩造成的 答案 CD 共51页 28 规律方法总结 学生用书P34 液体表面具有收缩趋势 这是液体表面相互吸收力即表面张力的结果 在表面张力作用下 液体表面有收缩到最小的趋势 共51页 29 演练提升 学生用书P34 共51页 30 基础达标1 关于液体和固体 下列说法正确的是 A 液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强B 液体分子同固体分子一样 也是密集在一起的C 液体分子的热运动没有固定的平衡位置D 液体中可观察到颗粒的布朗运动 共51页 31 解析 液体分子间作用力比固体弱 但分子间的空隙跟固体差不多 具有流动性 在液体中可观察到微小颗粒的布朗运动 故B C D正确 答案 BCD 共51页 32 2 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 共51页 33 答案 D 3 下列有关液晶的一些性质的说法中 正确的是 A 液体分子的空间排列是稳定的B 液晶的光学性质随温度而变化C 液晶的光学性质随所加电场的变化而变化D 液晶的光学性质随所加压力的变化而变化解析 液晶分子既有排列的有序性 又可以自由移动 故正确答案为B C D 答案 BCD 共51页 34 4 液晶分子的排列说法正确的是 A 液晶分子排列接近于固体分子 排列相当整齐B 液晶分子排列接近于液体分子 排列相当整齐C 液晶分子排列松散 但又有一定取向D 液晶有各向异性解析 液晶的分子排列介于固体和液体之间 因此答案A B错误 C D正确 答案 CD 共51页 35 5 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上的灰尘D 油瓶外总是附有一层薄薄的油 共51页 36 解析 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 答案 B 共51页 37 6 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答案 D 共51页 38 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 共51页 39 7 液晶是不稳定的 外界影响 如温度 电场等 的微小变化 都会引起 改变 共51页 40 分子排列的改变 物理性质 8 电子手表中常用的液晶显示元件 是两电极间将 涂成文字或数码 加上适当 透明的 变得浑浊了 文字或数码就显示出来了 共51页 41 液晶 电压 液晶 能力提升9 关于液晶的以下说法正确的是 A 液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态B 因为液晶在一定条件下发光 所以可以用来做显示屏C 人体的某些组织中存在液晶结构D 笔记本电脑的彩色显示器 是因为在液晶中掺入了少量多色性染料 液晶电场强度不同时 它对不同色光的吸收强度不一样 所以显示出各种颜色 共51页 42 解析 液晶态可在一定温度范围或某一浓度范围存在 它对离子的渗透作用同人体的某些组织 在外加电压下 对不同色光的吸收程度不同 答案 CD 共51页 43 10 下列叙述正确的是 A 棒状分子 碟状分子和平板状分子的物质呈液晶态B 利用液晶在温度变化时由透明变混浊可制作电子表 计算器的显示器C 有一种液晶 随温度的逐渐升高 其颜色按顺序改变 利用这种性质 可用来探测温度D 利用液晶可检查肿瘤 还可以检查电路中的短路点解析 通常棒状分子 碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态 但不是任何时候都呈液晶态 故A错 答案 BCD 共51页 44 11 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 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 共51页 45 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 共51页 46 12 毛笔插入水中 笔毛就散开 拿出来后笔毛就合拢在一起 试解释这一现象 答案 毛笔插入水中后 每根笔毛都受各个相同的水的作用力 笔毛相当于只受自身弹力的作用 故呈散开状态 拔出水面后 外层的笔毛受水的表面张力作用 总要使其表面收缩至最小 因而会收拢在一起 共51页 47 13 水的密度比沙的密度小 为什么沙漠中的风能刮起大量沙子 而海洋中的风却只带有少量的水沫 答案 由于海水水面有表面张力的作用 水珠之间相互吸引着 风很难把水珠刮起 只能形成海浪 所以海洋上的风只带着少量的水沫 而沙漠中的沙子却不一样 沙粒之间作用力很小 几乎没有 所以风很容易刮起大量沙子 共51页 48 创新拓展14 如右图所示 在培养皿内注入清水 让两根细木杆相互平行地浮在水面上 再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精 细木杆会 自动 散开 请你解释这一现象 共51页 49 答案 漂浮在水面上的细木杆 原来两边受到大小相等 方向相反的表面张力作用而处于平衡状态 滴入酒精后 细木杆之间液体的表面张力减小 使得内侧的表面张力比外侧的小 细木杆就散开了 共51页 50 15 在矩形铁丝框架上有一可以自由滑动的细铁丝ab 如右图 铁丝长L 20cm 框上布着液膜 使液膜表面积增加 S 200cm2 需要做多少功 液体表面在单位长度上的表面张力 72 10 3N m 摩擦可以不计 共51页 51 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F 72 10 3 L 2 0 144L 克服表面张力做功W FS 0 144LS 0 144 S 1 44 10 5J 答案 1 44 10 5J 共51页 52 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全