人教版高中物理选修3392《液体》word学案.docx

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人教版高中物理选修3392《液体》word学案

学案2　液体

[目标定位]1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因.2.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象及毛细现象，了解毛细现象的产生原因.3.了解液晶的特点及其应用．

一、液体的微观结构、液体的表面张力

[问题设计]

液体像气体一样没有固定的形状，具有流动性，而又像固体一样具有一定的体积，不易被压缩，液体的这些特点是由什么决定的？

答案　液体的微观结构．

[要点提炼]

1．液体的性质

（1）具有一定的体积，不易被压缩．

（2）没有一定的形状，具有流动性．

（3）在物理性质上表现为各向同性．

2．液体的微观结构的特点

（1）液体中的分子跟固体一样是密集排列在一起的，分子间距比固体稍大．

（2）液体分子间的相互作用力比固体分子间的相互作用力要小．

（3）液体分子的热运动的特点表现为振动与移动相结合．

（4）非晶体的微观结构跟液体非常相似．

3．液体的表面张力

（1）表面张力：

由于表面层内分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，作用是使液体表面绷紧．

（2）方向：

和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图1所示．

图1

（3）作用效果：

使液面具有收缩的趋势．

二、浸润和不浸润、毛细现象

[问题设计]

把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来，可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银，从水中取出的玻璃上会沾上一层水，为什么会出现上述两种不同的现象呢？

答案　水银不浸润玻璃，而水浸润玻璃．

[要点提炼]

1．浸润和不浸润

（1）浸润：

一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象．

（2）不浸润：

一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象．

2．浸润与不浸润的形成原因

（1）浸润的成因

如果附着层的液体分子比液体内部的分子紧密，附着层内分子之间的作用表现为斥力，附着层有扩展的趋势，这时表现为液体浸润固体．

（2）不浸润的成因

如果附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏，附着层内分子之间的作用表现为引力，附着层有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体．

3．毛细现象

（1）毛细现象：

浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．

（2）现象解释：

毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系．

如图2所示，甲是浸润情况，此时管内液面呈凹形，因为液体的表面张力的作用，液体会受到向上的作用力，因而管内液面要比管外高；乙是不浸润情况，管内液面呈凸形，表面张力的作用使液体受到向下的力，因而管内液面比管外低．

图2

（3）应用实例：

植物的根输送水、下雨时砖墙渗水．

（4）对于一定的液体和一定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高．

[延伸思考]

说某种液体浸润，是不是对所有固体都浸润？

答案　不是．同一种液体，对有些固体浸润，对有些固体不浸润，同一种固体，可以被某些液体浸润，也可以不被另一些液体浸润．

三、液晶

1．液晶

某些化合物像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，于是把这些化合物取名液晶．

2．液晶的特点

（1）位置无序使它像液体一样具有流动性，而排列有序使它像晶体一样具有各向异性．

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

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，但从另一个方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的．

4．液晶的应用

（1）液晶显示器．

（2）利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度．

（3）液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用．

一、表面张力

例1

　关于液体的表面张力，下列说法正确的是（　　）

A．表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力

B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力

C．不论是水还是水银，表面张力都会使表面收缩

D．表面张力的方向与液面垂直

解析　液体表面层分子较液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势，其方向沿液面的切线方向与分界线垂直．表面张力是液体表面层分子间的作用力．故选项B、C正确，选项A、D错误．

答案　BC

二、浸润和不浸润

例2

　下列说法中正确的是（　　）

A．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体

B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同决定的

C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中液体一定会沿器壁流散

D．当A液体和B固体接触时，是发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键决定于B固体分子对附着层中分子的吸引力是比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些

答案　BCD

解析　水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错误，B正确；在处于完全失重状态的人造卫星上，如果液体浸润器壁，液体就会沿着器壁流散，故必须盖紧盖子，C正确；由发生浸润和不浸润现象的微观原理知D正确．

三、毛细现象

例3

　把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，能正确表示毛细现象的是（　　）

解析　浸润时表面张力指向液体外，不浸润时表面张力指向液体内，同时应明确水浸润玻璃，而水银不浸润玻璃这一事实．因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误；水银

不浸润玻璃，C正确，D错误．

答案　AC

四、液晶

例4

　关于液晶的分子排列，下列说法正确的是（　　）

A．液晶分子在特定方向排列整齐

B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化

C．液晶分子的排列整齐且稳定

D．液晶的物理性质稳定

解析　液晶分子在特定方向上排列比较整齐，故选项A正确；液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，故选项B正确，C错误；液晶的物理性质不稳定，例如：

有一种液晶，在外加电压的影响下，会由透明状态变成混浊状态，去掉电压，又恢复透明状态，故选项D错误．

答案　AB

1．（表面张力）下列现象中，是由液体的表面张力造成的是（　　）

A．游泳时弄湿了的头发黏在一起

B．熔化的铁水注入内空且为球形的砂箱，冷却后铸成一个铁球

C．脱湿衣服感觉很费劲

D．绸布伞有缝隙但不漏雨水

答案　AD

解析　B选项中铁球的形状决定于砂箱的形状；C选项中脱湿衣服费劲是附着力造成的．A、D选项正确．

2．（浸润与不浸润）关于浸润现象，下列说法正确的是（　　）

A．水是浸润液体，水银是不浸润液体

B．水是不浸润液体，水银是浸润液体

C．浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏

D．不浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏

答案　D

解析　同一种液体是浸润液体还是不浸润液体是相对的，水对玻璃来说是浸润液体，对蜂蜡来说是不浸润液体，水银对玻璃来说是不浸润液体，对铅来说是浸润液体，故A、B错；浸润现象中，附着层里的分子比液体内部密集，不浸润现象中，附着层里的分子比液体内部稀疏，C错，D对．

3．（毛细现象）用干净的玻璃毛细管做毛细现象的实验时，可以看到（　　）

A．毛细管插入水中，管越细，管内水面越高，管越粗，管内水面越低

B．毛细管插入水银中，管越细，管内水银面越高

C．毛细管插入跟它浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面下降

D．毛细管插入跟它不浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它浸润的液体中时，管内液面下降

答案　AC

解析　水浸润玻璃，附着层内分子之间表现为斥力，附着层扩张，液面上升，且管越细，液面上升得越高．水银不浸润玻璃，附着层内分子之间表现为引力，附着层收缩，毛细管中液面下降，故A、C正确．

4．（液晶）关于液晶，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．人体组织中不存在液晶结构

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，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色

答案　D

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，液晶对不同色光的吸收强度不同，故D正确．

液体

题组一　液体的微观结构、表面张力

1．关于液体的特点，下列描述正确的是（　　）

A．每一个液体分子都没有固定的位置，液体分子的平衡位置时刻变动

B．液体蒸发，是因为某些动能较大的分子克服其他分子的作用力的缘故

C．液体变成固体（凝固）时体积一定减小

D．液体跟其他固体一样，也是热胀冷缩的

解析　液体易流动，是因为液体分子没有固定的平衡位置；液体蒸发，是由于那些动能较大的分子挣脱其他分子的作用力而成为自由分子，故A、B正确；以水为反例可以说明C、D错误．

答案　AB

2．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，可以看成是黏滞性极大的液体

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

答案　AB

解析　由液体的微观结构知选项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，故选项C错误；金属汞在常温下就是液体，故选项D错误．

3．关于液体的表面张力，下列说法正确的是（　　）

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

答案　D

解析　在液体与气体接触的表面处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．故D项正确．

4．如图1所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破，线的形状将变成下列选项图中的（　　）

图1

答案　C

解析　由于液体表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，故C正确．

5．下列现象中，哪些是液体的表面张力造成的（　　）

A．两滴水银相接触，立即会合并到一起

B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形

C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿

D．水珠在荷叶上呈球形

答案　ABD

解析　用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模具有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D.

题组二　对浸润和不浸润及毛细现象的理解

6．由于海水表面有表面张力的作用，水珠之间相互吸引着，这样使得风很难把水珠刮起，只能够形成海浪，所以海洋上的风中只带有少量的水沫；而沙漠中的沙子却不一样，沙粒之间几乎没有作用力，所以风很容易刮起大量的沙子……根据以上规律联系所学知识请你设想，如果玻璃杯中盛有少量水银，放在在太空轨道上运动的宇宙飞船内，水银在杯子中将呈现的形状是下图中的（　　）

答案　D

解析　在宇宙飞船内完全失重的情况下，由于重力的存在而产生的一切现象都消失；因为液体的表面张力不受失重的影响，水银不浸润玻璃，水银的形状只由表面张力来决定．在液体表面张力的作用下，水银的表面有收缩到最小的趋势，而体积一定时，球形的表面积最小．所以最终水银会呈现球形，D正确．

7．如图2所示，对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，有下列几种解释，其中正确的是（　　）

Ⅰ　　　　　　　　　Ⅱ

图2

A．Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏

B．Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密

C．Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密

D．Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏

答案　ACD

解析　浸润的情况下，液体会沿着管壁上升，这是由于附着层内分子相互排斥，同时表面层内分子相互吸引的结果；不浸润的情况下，液体会沿着管壁下降，这是由于附着层内分子和表面层内分子均相互吸引的结果．由于液体内部分子力约为零，因此当附着层分子比液体内部疏时，分子力表现为引力，当附着层分子比液体内部密时，分子力表现为斥力．

8．下列对浸润及不浸润的理解正确的是（　　）

A．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润

B．单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杠上涂镁粉，是因为水对镁粉浸润

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丝线做成，因为酒精对丝线浸润

答案　AB

解析　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；酒精灯的灯芯经常用棉线做成，酒精对棉线浸润，D错，A、B对．

9．将不同材料制成的两端开口的甲、乙细管插入相同的液体中，甲管中液面比管外液面低，乙管中液面比管外液面高，则（　　）

A．液体对甲管是浸润的

B．液体对乙管是浸润的

C．甲管中发生的不是毛细现象，乙管中发生的是毛细现象

D．甲、乙两管中发生的都是毛细现象

答案　BD

解析　甲管中液面下降，说明液体对甲管是不浸润的，乙管中液面上升，说明液体对乙管是浸润的，无论浸润与否，甲、乙两管中发生的都是毛细现象．

10．两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，在如图3所示的四个图中（图中箭头指向地球中心，阴影部分为水或水银）．

图3

（1）水在玻璃球壳中分布的情况，可能是________图．

（2）水银在玻璃球壳中分布的情况，可能是________图．

答案　

（1）C　

（2）B

解析　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；水银不浸润玻璃，附着层有收缩的趋势；水和水银跟气体（空气或其他气体）接触的表面层都有收缩（使表面积最小）的趋势．

题组三　对液晶特点的理解

11．下列关于液晶的说法，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，但不稳定

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

答案　B

解析　液晶是一些特殊的化合物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上杂乱．液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错，选项B正确．

12．关于液晶的特点及应用正确的是（　　）

A．液晶具有流动性，光学性质各向同性

B．彩色液晶显示屏利用了液晶的光学性质各向异性的特点

C．利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件

D．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

答案　BCD

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，B、C、D对．