学年高中物理 第3章 液体 第23节 毛细现象 液晶教学案 鲁科版选修33.docx

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学年高中物理第3章液体第23节毛细现象液晶教学案鲁科版选修33

第2、3节毛细现象__液晶

1.液体与固体接触时，液体附着在固体表面的现象叫浸润现象，液体不附着在固体表面的现象叫不浸润现象。

2．浸润液体在细管上升的现象和不浸润液体在细管内下降的现象叫毛细现象，管内径越小毛细现象越明显。

3．液晶既具有液体的流动性和连续性，又具有晶体的各向异性的特点，通常应用于液晶显示器和液晶测温。

浸润与不浸润

[自读教材·抓基础]

1．浸润：

液体附着在固体表面上的现象。

2．不浸润：

液体不附着在固体表面上的现象。

3．附着层：

液体跟固体接触时，在接触处形成的液体薄层。

4．内聚力：

附着层中的液体分子受到的液体内部分子的吸引力。

5．附着力：

附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力。

[跟随名师·解疑难]

1．液体浸润或不浸润固体的原因是什么？

（1）若内聚力大于附着力，附着层的分子比液体内部稀疏，附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，此时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润。

（2）若内聚力小于附着力，附着层中的分子比液体内部更密，附着层中出现液体相互排斥的力，此时跟固体接触的液面有扩展的趋势，形成浸润。

2．浸润和不浸润现象的微观解释

（1）不浸润现象的微观解释：

当液体与固体接触时，附着层中的液体分子受固体分子的吸引比内部液体分子弱，结果附着层中的液体分子比其内部稀疏，这时在附着层中就出现跟表面张力相似的收缩力，使跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，因而形成不浸润现象。

（2）浸润现象的微观解释：

如果受到固体分子的吸引相对强，附着层里的分子就比液体内部更密，在附着层里就出现液体分子互相排斥的力，这时跟固体接触的表面有扩展的趋势，从而形成浸润现象。

总之，浸润和不浸润现象是分子力作用的宏观表现。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）

关于浸润和不浸润，下列说法正确的是（　　）

A．液体跟固体接触的面积有缩小的趋势时，液体对固体是浸润的

B．如果固体分子跟液体分子间的引力比较强，就会形成不浸润现象

C．如果固体分子跟液体分子间的引力比较弱，就会形成浸润现象

D．鸭子的羽毛上有一层很薄的脂肪，使羽毛不被水浸润

解析：

选D　与固体的接触面有扩张趋势的是浸润液体，选项A错误。

固体分子与液体分子间的引力较强时，会形成浸润现象，选项B错误。

固体分子与液体分子间的引力较弱时，会形成不浸润现象，选项C错误。

脂肪与水是不浸润的，选项D正确。

毛细现象

[自读教材·抓基础]

1．定义：

浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象。

2．毛细管：

能够发生毛细现象的管。

3．特点：

水在玻璃管中会出现凹形弯月面；水银在玻璃管中则会出现凸形弯月面。

且管的内径越小，前者水面越高，后者水银面越低。

[跟随名师·解疑难]

毛细现象是如何形成的？

（1）浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用，管内液面上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体停止上升，稳定在一定的高度。

（2）不浸润液体则与浸润液体情况相反，如图321所示。

图321

[特别提醒]　

（1）毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系。

（2）毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）

对毛细管的有关说法，正确的是（　　）

A．毛细管越细，产生的毛细现象就越显著

B．毛细管必须用玻璃材料制作

C．毛细管的形状必须是直的，不能有弯曲

D．如果毛细管足够细，则管内液面一定升得更高

解析：

选A　毛细管越细，毛细现象越明显，但管内液面有的升、有的降，A正确，D错；对毛细管的要求是细到明显发生毛细现象，跟毛细管的材料与曲直无关，B、C错。

液　晶

[自读教材·抓基础]

1．定义

既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向异性特点的流体。

2．分类

向列型、胆甾型、近晶型。

3．性质

外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等都可以改变液晶的光学性质。

4．应用

（1）液晶显示器，

（2）液晶测温。

[跟随名师·解疑难]

1．液晶的主要性质

（1）液晶具有晶体的各向异性的特点。

原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向。

（2）液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。

2．液晶的主要应用

（1）向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明，利用向列型液晶的这种性质可以制成各种液晶显示器。

（2）胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色。

随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1℃的温差内就可以显出整个色谱，利用液晶的这种温度效应可以探测温度。

[特别提醒]　液晶既具有液体的特点，也具有晶体的特点，但它既不是液体，也不是晶体，它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄（小试身手）

下列说法正确的是（　　）

A．液晶是晶体　　　　B．液晶是液体

C．液晶是固体D．液晶既不是固体也不是液体

解析：

选D　液晶是一类特殊的物质，介于固体与液体之间，既不是固体，也不是液体，A、B、C错误，D正确。

对毛细现象的分析

[典题例析]

1．（多选）下列现象中与毛细现象有关的是（　　）

A．砖块吸水

B．毛巾的一只角浸入水中，水会沿毛巾上升，使毛巾湿润

C．洗净的衣服在太阳下被晒干

D．钢笔从墨水瓶里把墨水吸入笔中

[思路点拨]　

（1）毛细现象是浸润和不浸润的一种体现。

（2）毛细管越细，毛细现象越明显。

（3）会解释生活中常见的毛细现象。

解析：

砖块、毛巾、棉花、木材、粉笔等物体内部有许多细小的孔道，可起到毛细管的作用，水会在这些细小的管道中上升。

故A、B正确。

洗净的衣服在太阳下被晒干，这是蒸发现象，故C错。

钢笔是靠大气压强把墨水吸入笔中的，故D错。

答案：

AB

[探规寻律]

毛细现象问题的分析方法

（1）成因：

由于液体对毛细管材料表现出浸润或不浸润现象，导致液体在毛细管中上升或下降。

（2）现象：

浸润时液面上升，不浸润时液面下降。

（3）影响因素：

液面在毛细管中上升或下降的高度与液体和固体的材料有关，也和毛细管的粗细有关。

[跟踪演练]

在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图322所示，水在直管中上升的高度比在弯管中的最高点还要高，那么弯管中的水将（　　）

图322

A．不断地流出

B．不会流出

C．不一定会流出

D．无法判断会不会流出

解析：

选B　因为水滴从弯管口N处落下之前，弯管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出，选项B正确。

对液晶的考查

[典题例析]

2．关于液晶，下列说法中正确的是（　　）

A．液晶是一种晶体

B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性

C．液晶的光学性质随温度的变化而变化

D．液晶的光学性质不随外加电压的变化而变化

[思路点拨]　解此题的关键是把握液晶的主要性质及物理性质改变的影响因素。

解析：

液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误；外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。

温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项C正确，D错误。

答案：

C

[探规寻律]

（1）液晶既有液体的流动性和连续性，表现不够稳定，又具有晶体的一些各向异性特点，是某些特殊的有机化合物。

（2）液晶的物理性质很容易在外界的影响（如电场、压力、光照、温度）下发生改变。

[跟踪演练]

下列说法正确的是（　　）

A．液晶态的分子排列与固态相同

B．液晶态的分子排列与液态相同

C．液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变

D．所有物质都具有液晶态

解析：

选C　由于液晶态是介于固态和液态之间的中间态，其分子排列介于二者之间，并且排列是不稳定的，容易在外界影响下发生改变。

经研究发现，不是所有物质都具有液晶态，显然选项A、B、D错误，选项C正确。

[课堂双基落实]

1．有的液体和固体接触时，附着层具有缩小的趋势，这是因为（　　）

A．附着层里分子比液体内部分子密集

B．附着层里分子的相互作用表现为斥力

C．附着层里分子的相互作用表现为引力

D．固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子间的引力强

解析：

选C　附着层有缩小的趋势，说明不浸润，是因为附着层里分子比液体内部分子稀疏，固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子间的引力弱。

故C正确，A、B、D错误。

2．（多选）下列事件中属于毛细现象的是（　　）

A．水银温度计中液柱的升高

B．水分从植物根部被输送到枝叶上

C．人体中血管里的血液循环

D．用棉线作酒精灯的灯芯

解析：

选BD　通过以下表格进行逐项分析：

选项

情景与过程分析

判断

A

水银温度计中的液柱升高是由于水银受热膨胀，不是毛细现象

×

B

植物从土壤中吸收水分和养分是依靠植物中的一些细管，是利用了毛细现象

√

C

人体中的血液在血管中循环是由于心脏的作用，给血液提供动力，不是毛细现象

×

D

酒精对棉线是浸润的，酒精通过棉线中的小孔由下往上缓慢输送，使酒精灯燃烧，利用了毛细现象

√

3．把极细的玻璃管插入水中与水银中，如图323所示，正确表示毛细现象的是（　　）

图323

解析：

选A　因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误。

水银不能浸润玻璃，C错误，D项中外面浸润里面不浸润，这是不可能的，故D错。

4．电子手表中常用的液晶显示元件是在两块透明的电极板上刻着组成数字的若干笔画，在两电极板间充有一层________，当在两电极板间加上适当________时，透明的________变得浑浊了，文字或数码就显示出来了。

解析：

液晶具有光学各向异性，且受若干外界条件的影响较大，其中电压的改变会明显改变其光学性质，没有电压，电场为0时，能使光线通过，有电场时不能通过。

因此，两极间将液晶涂成文字或数码，加上适当电压，则透明的液晶变浑浊。

答案：

液晶　电压　液晶

[课下综合检测]

一、选择题

1.（多选）若一种液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时，则（　　）

A．附着层分子密度小于液体内分子的密度

B．附着层分子的作用力表现为引力

C．管中的液体一定是凹弯月面的

D．液体跟固体接触的面积有扩大的趋势

解析：

选CD　浸润现象中固体分子与液体分子间引力相当强，造成附着层内分子的分布比液体内部更密，附着层内分子之间表现为斥力，使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势。

2．（多选）下列有关液晶的一些性质的说法中，正确的是（　　）

A．液晶分子的空间排列是稳定的

B．液晶的光学性质随温度的变化而变化

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：

选BCD　液晶分子既排列的有序，又可以自由移动，故A错误，B、C、D均正确。

3．下列有关浸润和不浸润现象的解释不正确的是（　　）

A．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线是浸润物体

B．单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杆上涂镁粉，是因为水对镁粉是浸润物体

C．布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润

D．酒精灯的灯芯经常是用棉线做成，因为酒精对棉线是浸润物体

解析：

选C　雨伞不漏雨水是因为水浸润伞面后水的表面张力作用，C错；酒精灯灯芯经常用棉线做成，酒精对棉线是浸润物体，A、B、D对。

4．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物表面

解析：

选A　洗涤剂能除去衣服上的污垢，一个重要原因是洗涤剂内有能够降低水的表面张力、浸润油污的物质，故选项A正确。

5．用内径很细的玻璃管做成的水银气压计，其读数比实际气压（　　）

A．偏高　　　　　　　　　　B．偏低

C．相同D．无法判断

解析：

选B　水银对玻璃是不浸润的，由于内径很细，则可发生毛细现象，对液柱起压低作用，所以水银柱高度降低，示数偏低，则B正确。

6.在水中浸入两个同样细的毛细管A、B，上端均开口，如图1所示，A管较长，水在A管中上升的高度超过B管上端的高度，那么B管中的水（　　）

图1

A．会不断地喷出

B．不会喷出

C．不一定喷出

D．无法判断是否喷出

解析：

选B　水在A端中维持较高的原因是由于水对A管浸润，附着层内的水沿管壁上移，使表面积变大，而表面张力又使表面积趋于最小，因此水面升高。

当稳定后，水面的表面张力的合力向上，与升高的水柱重力平衡。

在B中假若水到端口喷出，水表面失去它的凹面，失去了向上的表面张力的合力，水柱也就不可能喷出，而是稳定在管口附近，B正确。

二、非选择题

7．两个完全相同的空心玻璃球壳，其中一个盛有一半体积的水，另一个盛有一半体积的水银；将它们封闭起来，用航天飞机送到绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中去，如图2所示的四个图中（图中箭头指向地球中心，阴影部分代表所盛液体）：

图2

（1）水在玻璃球壳中分布的情况，可能是________。

（2）水银在玻璃球壳中分布的情况，可能是________。

解析：

在绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中，球壳和其中的水、水银均处于完全失重状态；水浸润玻璃，附着层有扩大的趋势，最终水的表面积尽可能伸展到球壳上，故

（1）选C；水银不浸润玻璃，附着层有收缩的趋势，只有当它成为一个球形时表面积最小，故

（2）选B。

答案：

（1）C　

（2）B

8．简要回答下列问题：

（1）农民用水浇地后，在地面将要晾干时，用锄锄地（就是把地面土弄松），这起什么作用？

（2）砖铺的地面为什么容易返潮？

解析：

（1）土壤中有很多小缝隙如同毛细管，会把深层的水分输送到土壤表面，锄地可以破坏土壤中的毛细管，从而使土壤中的水分得到保持。

（2）因为土壤和砖块里都有许多细小孔道，这些细小孔道起着毛细管的作用，土壤的水可以通过这些毛细管上升到地面上来，所以容易返潮。

答案：

见解析