高二物理课件 2.4《液体的性质 液晶》2.5《液体的表面张力》（粤教版选修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 课标定位 学习目标 1 知道液体分子的排列情况 了解液体分子热运动的特点 2 了解液晶的微观结构及在显示技术中的应用 3 知道液体微观结构的特点及如何显示液体表面张力的现象 4 知道液体表面张力产生的原因 并能解释有关的现象 重点难点 1 液晶分子的结构特点及应用 2 运用液体的微观结构解释液体表面张力现象 课前自主学案 一 液体的性质1 液体具有一定的体积 2 液体没有一定的形状 3 液体在物理性质上表现为 不易被压缩 具有流动性 各向同性 二 液体的微观结构1 液体分子的排列 1 液体分子的排列更接近于固体 液体中的分子也是密集在一起的 因而液体有 且 2 液体分子间的距离很小 液体分子约在 m小区域内短暂保持规则性排列 但这个小区域的边界和大小 随时都在改变 这种小区域杂乱无章地分布 使液体在宏观上呈现出 一定的体积 不易压缩 10 9 各向同性 2 液体分子的热运动由于液体分子间距离很小 略大于固体 因而液体分子间的相互作用力很大 略小于固体分子间的作用 这个力使得液体分子只能在 但液体分子的力不可能使液体分子长时间地在一个平衡位置附近振动 经过一段时间 分子会转移到另一个平衡位置附近振动 即液体分子能够在液体中游走 这就是液体具有 的原因 平衡位置附近做微小振动 流动性 三 液晶1 定义 许多有机化合物在由固态向液态转化的过程中存在着 它具有与 相似的性质 故称液态晶体 简称 2 液晶的特点 1 在力学性质上与液体相同 具有 可以形成液滴 2 在光学性质 电学性质等方面又具有明显的 即具有晶体的某些性质 中间态液体 晶体 液晶 流动性 连续性 各向异性 3 液晶的分类 1 长丝状液晶 分子里 排列 在自然状态下分子有彼此平行排列的倾向 长丝状液晶对外界某些作用很敏感 2 螺旋状液晶 分子 排列 每层分子的排列方向 但相邻各层分子的取向相差一个小角度 形成各层分子排列方向依次旋转 构成一个螺旋结构 这种液晶具有显著的 效应 长棒形 分层 相同 温度 思考感悟1 你知道液晶显示器比普通显示器有哪些优势 提示 液晶省电 辐射强度相对较小 同时体积小 节省空间等 四 液体的表面现象1 肥皂膜实验现象 1 刺破铁丝环上松弛棉线左侧的肥皂膜 右侧液膜收缩 使棉线向 2 刺破铁丝环上松弛棉线右侧的肥皂膜 左侧液膜收缩 使棉线向 3 刺破铁丝环中肥皂膜中心棉线圈内肥皂膜 棉线圈外的肥皂膜收缩 使棉线张紧 形成 2 实验结论 液体表面好像张紧的橡皮膜一样 具有 右张紧 左张紧 圆形 收缩的趋势 五 液体的表面张力及其微观解释1 表面层 液体与气体接触的表面存在的一个薄层 2 表面张力 各部分间相互作用力的拉力 液体表面 思考感悟2 液体与气体接触的表面存在一个薄层 叫做表面层 表面层分子的分布可以用下图2 4 1表示 表面层分子的分布有何特点 提示 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 图2 4 1 核心要点突破 一 从微观结构的观点出发理解液体的性质1 液体分子之间的相互作用不像固体中的微粒那样强 液体分子只在很小的区域内做有规则的排列 这种区域是暂时形成的 边界和大小随时改变 有时瓦解 有时又重新形成 液体由大量的这种暂时形成的小区域构成 这种小区域杂乱无章地分布着 因而液体表现出各向同性 2 液体具有一定的体积 液体分子的排列更接近于固体 液体中的分子密集在一起 相互作用力大 主要表现为在平衡位置附近做微小振动 所以液体具有一定的体积 不容易被压缩 3 液体分子没有长期固定的平衡位置 在一个平衡位置附近振动一小段时间以后 又转移到另一个平衡位置附近去振动 即液体分子可以在液体中移动 这就是液体具有流动性的原因 4 液体的扩散比固体的扩散快 液体中扩散现象是由液体分子运动产生的 分子在液体里的移动比在固体中容易得多 所以液体的扩散要比固体的扩散快 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 双选 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 解析 选AB 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 二 液晶的特点及应用1 液晶的特点 1 液晶具有液体的流动性 2 液晶具有光学 电学等方面各向异性 3 液晶分子的排列不稳定 微小的外界变动都会改变分子排列 从而改变液晶的某些性质 如 温度 压力 摩擦 电磁作用 容器表面的差异等都能改变液晶的光学性质 4 有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态 有些物质溶解在适当的溶剂中 在一定的浓度范围内具有液晶态 不是所有物质都具有液晶态 5 天然存在的液晶很少 多数液晶是人工合成的 2 液晶的应用 1 作液晶显示器 没有加电压时 液晶是透明的 能使下面反射来的光线通过而不显示画面 当加电压时 液晶变浑浊 光线不能通过 显示出画面 2 作彩色显示器 在某些液晶中掺入少量多色性染料 染料分子会与液晶分子结合而定向排列 当液晶中的电场强度不同时 它对不同颜色的光的吸收强度不同 从而显示出颜色 3 作生物薄膜 液晶的特点与生物组织的特点很吻合 可用于研究离子的渗透性 从而了解机体对药物的吸收等生理过程 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 单选 关于液晶的下列说法中正确的是 A 液晶是液体和固体的混合物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 选B 液晶是某种特定的有机化合物 在某些方向上分子排列规则 某些方向上排列杂乱 液晶本身不能发光 所以只有B对 三 表面张力的微观解释图2 4 21 液体的表面张力如果在液体表面任意画一条线 如图2 4 2所示 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 特别提醒 1 表面张力使液体自动收缩 由于有表面张力的作用 液体表面有收缩到最小的趋势 表面张力的方向跟液面相切 2 表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外 还跟液体的种类 温度有关 2 表面张力产生的原因液体跟气体接触的表面存在一个薄层 叫表面层 表面层里的分子受到气体分子的引力比受到液本内部分子的引力弱 分子间距离比液体内部分子间距离大一些 因此分子间表现为引力 而液体内部的情景就不大一样了 通常可认为分子间引力等于斥力 由于表面层里分子之间表现为引力 不妨在液面上画一条分界线MN 如图2 4 2 把液面分为 和 两部分 液面 对液面 有引力F1的作用 液面 对液面 有引力F2的作用 两部分液面之间的相互吸引的力 叫做表面张力 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 表面张力的方向总是与液面相切 跟分界线垂直 特别提醒 1 在体积相等的各种形状的物体中 球形物体的表面积最小 所以草叶上的露珠 小水银滴等 都因表面张力使液面收缩而呈球形 2 表面张力是跟液面相切的 如果液面是平面 表面张力就在这个平面上 如果液面是曲面 表面张力就在这个曲面的切面上 作用在任何一部分液面上的表面张力 总是跟这部分液面的分界线垂直 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 单选 下列有关表面张力的说法中 不正确的是 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解析 选A 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 课堂互动讲练 单选 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 思路点拨 掌握液体分子的运动特点及液体有关性质是解题的关键 精讲精析 液体分子间距离与固体分子间距离接近 都不易被压缩 更接近固体 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 答案 D 方法总结 液体分子运动的特点 既像固体分子在平衡位置附近做微小振动 又像气体分子能移动 表现出各向同性 只有液晶在特殊状态时才表现出晶体特性 各向异性 单选 下列叙述中不正确的是 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手表 电子计算器的显示元件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 思路点拨 了解有关液晶的应用及相应原理 精讲精析 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 A 方法总结 液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性 在电子工业 医学 生物学等方面有广泛的应用 要注意多了解 双选 以下说法正确的是 A 小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面的张力作用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 精讲精析 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 因此 B选项错误 喷泉喷射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 答案 AD 方法总结 1 表面张力仅是产生向上的力的原因 它不是向上的力 而是表面各部分相互吸引的力 2 液体表面施加的向上的力属弹力范畴 是表面要恢复形变引起的 恢复形变的力源于表面张力 不同于浮力 浮力是浸入液体中的物体上下表面所受的压力差 双选 下列叙述中哪些是正确的 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 思路点拨 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 液体分子势能的增大 而由分子间作用力的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小 自主解答 这是有关液体表面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 即表面张力 液体表面就有收缩到最小的趋势 随温度的升高 表面层分子距离增大 引力作用随之减小 所以表面张力减小 而在液体内 分子间的引力基本等于斥力 当r r0时 分子势能最小 在表面层r r0 分子势能比液体内部的分子势能大 答案 BC 变式训练 单选 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 选D 由于液体表面层里分子间的距离大于液体内部分子间的距离 所以表面层里分子间的相互作用力表现为引力 这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力 即表面张力 表面张力使液体表面具有收缩的趋势 选项D正确 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