歡迎進(jìn)入物理課堂 第四節(jié)液體的性質(zhì)液晶第五節(jié)液體的表面張力 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道液體分子的排列情況 了解液體分子熱運動的特點 2 了解液晶的微觀結(jié)構(gòu)及在顯示技術(shù)中的應(yīng)用 3 知道液體微觀結(jié)構(gòu)的特點及如何顯示液體表面張力的現(xiàn)象 4 知道液體表面張力產(chǎn)生的原因 并能解釋有關(guān)的現(xiàn)象 重點難點 1 液晶分子的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用 2 運用液體的微觀結(jié)構(gòu)解釋液體表面張力現(xiàn)象 課前自主學(xué)案 一 液體的性質(zhì)1 液體具有一定的體積 2 液體沒有一定的形狀 3 液體在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為 不易被壓縮 具有流動性 各向同性 二 液體的微觀結(jié)構(gòu)1 液體分子的排列 1 液體分子的排列更接近于固體 液體中的分子也是密集在一起的 因而液體有 且 2 液體分子間的距離很小 液體分子約在 m小區(qū)域內(nèi)短暫保持規(guī)則性排列 但這個小區(qū)域的邊界和大小 隨時都在改變 這種小區(qū)域雜亂無章地分布 使液體在宏觀上呈現(xiàn)出 一定的體積 不易壓縮 10 9 各向同性 2 液體分子的熱運動由于液體分子間距離很小 略大于固體 因而液體分子間的相互作用力很大 略小于固體分子間的作用 這個力使得液體分子只能在 但液體分子的力不可能使液體分子長時間地在一個平衡位置附近振動 經(jīng)過一段時間 分子會轉(zhuǎn)移到另一個平衡位置附近振動 即液體分子能夠在液體中游走 這就是液體具有 的原因 平衡位置附近做微小振動 流動性 三 液晶1 定義 許多有機(jī)化合物在由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中存在著 它具有與 相似的性質(zhì) 故稱液態(tài)晶體 簡稱 2 液晶的特點 1 在力學(xué)性質(zhì)上與液體相同 具有 可以形成液滴 2 在光學(xué)性質(zhì) 電學(xué)性質(zhì)等方面又具有明顯的 即具有晶體的某些性質(zhì) 中間態(tài)液體 晶體 液晶 流動性 連續(xù)性 各向異性 3 液晶的分類 1 長絲狀液晶 分子里 排列 在自然狀態(tài)下分子有彼此平行排列的傾向 長絲狀液晶對外界某些作用很敏感 2 螺旋狀液晶 分子 排列 每層分子的排列方向 但相鄰各層分子的取向相差一個小角度 形成各層分子排列方向依次旋轉(zhuǎn) 構(gòu)成一個螺旋結(jié)構(gòu) 這種液晶具有顯著的 效應(yīng) 長棒形 分層 相同 溫度 思考感悟1 你知道液晶顯示器比普通顯示器有哪些優(yōu)勢 提示 液晶省電 輻射強(qiáng)度相對較小 同時體積小 節(jié)省空間等 四 液體的表面現(xiàn)象1 肥皂膜實驗現(xiàn)象 1 刺破鐵絲環(huán)上松弛棉線左側(cè)的肥皂膜 右側(cè)液膜收縮 使棉線向 2 刺破鐵絲環(huán)上松弛棉線右側(cè)的肥皂膜 左側(cè)液膜收縮 使棉線向 3 刺破鐵絲環(huán)中肥皂膜中心棉線圈內(nèi)肥皂膜 棉線圈外的肥皂膜收縮 使棉線張緊 形成 2 實驗結(jié)論 液體表面好像張緊的橡皮膜一樣 具有 右張緊 左張緊 圓形 收縮的趨勢 五 液體的表面張力及其微觀解釋1 表面層 液體與氣體接觸的表面存在的一個薄層 2 表面張力 各部分間相互作用力的拉力 液體表面 思考感悟2 液體與氣體接觸的表面存在一個薄層 叫做表面層 表面層分子的分布可以用下圖2 4 1表示 表面層分子的分布有何特點 提示 表面層分子的分布比液體內(nèi)部稀疏 即表面層分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大 圖2 4 1 核心要點突破 一 從微觀結(jié)構(gòu)的觀點出發(fā)理解液體的性質(zhì)1 液體分子之間的相互作用不像固體中的微粒那樣強(qiáng) 液體分子只在很小的區(qū)域內(nèi)做有規(guī)則的排列 這種區(qū)域是暫時形成的 邊界和大小隨時改變 有時瓦解 有時又重新形成 液體由大量的這種暫時形成的小區(qū)域構(gòu)成 這種小區(qū)域雜亂無章地分布著 因而液體表現(xiàn)出各向同性 2 液體具有一定的體積 液體分子的排列更接近于固體 液體中的分子密集在一起 相互作用力大 主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小振動 所以液體具有一定的體積 不容易被壓縮 3 液體分子沒有長期固定的平衡位置 在一個平衡位置附近振動一小段時間以后 又轉(zhuǎn)移到另一個平衡位置附近去振動 即液體分子可以在液體中移動 這就是液體具有流動性的原因 4 液體的擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快 液體中擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體分子運動產(chǎn)生的 分子在液體里的移動比在固體中容易得多 所以液體的擴(kuò)散要比固體的擴(kuò)散快 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 雙選 以下關(guān)于液體的說法正確的是 A 非晶體的結(jié)構(gòu)跟液體非常類似 可以看作是粘滯性極大的液體B 液體的物理性質(zhì)一般表現(xiàn)為各向同性C 液體的密度總是小于固體的密度D 所有的金屬在常溫下都是固體 解析 選AB 由液體的微觀結(jié)構(gòu)知A B正確 有些液體的密度大于固體的密度 例如汞的密度就大于鐵 銅等固體的密度 故C錯 金屬汞在常溫下就是液體 故D錯 二 液晶的特點及應(yīng)用1 液晶的特點 1 液晶具有液體的流動性 2 液晶具有光學(xué) 電學(xué)等方面各向異性 3 液晶分子的排列不穩(wěn)定 微小的外界變動都會改變分子排列 從而改變液晶的某些性質(zhì) 如 溫度 壓力 摩擦 電磁作用 容器表面的差異等都能改變液晶的光學(xué)性質(zhì) 4 有些物質(zhì)在特定的溫度范圍之內(nèi)具有液晶態(tài) 有些物質(zhì)溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?在一定的濃度范圍內(nèi)具有液晶態(tài) 不是所有物質(zhì)都具有液晶態(tài) 5 天然存在的液晶很少 多數(shù)液晶是人工合成的 2 液晶的應(yīng)用 1 作液晶顯示器 沒有加電壓時 液晶是透明的 能使下面反射來的光線通過而不顯示畫面 當(dāng)加電壓時 液晶變渾濁 光線不能通過 顯示出畫面 2 作彩色顯示器 在某些液晶中摻入少量多色性染料 染料分子會與液晶分子結(jié)合而定向排列 當(dāng)液晶中的電場強(qiáng)度不同時 它對不同顏色的光的吸收強(qiáng)度不同 從而顯示出顏色 3 作生物薄膜 液晶的特點與生物組織的特點很吻合 可用于研究離子的滲透性 從而了解機(jī)體對藥物的吸收等生理過程 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 單選 關(guān)于液晶的下列說法中正確的是 A 液晶是液體和固體的混合物B 液晶分子在特定方向排列比較整齊C 電子手表中的液晶在外加電壓的影響下 能夠發(fā)光D 所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶解析 選B 液晶是某種特定的有機(jī)化合物 在某些方向上分子排列規(guī)則 某些方向上排列雜亂 液晶本身不能發(fā)光 所以只有B對 三 表面張力的微觀解釋圖2 4 21 液體的表面張力如果在液體表面任意畫一條線 如圖2 4 2所示 線兩側(cè)的液體之間的作用力是引力 它的作用是使液體表面繃緊 所以叫做液體的表面張力 特別提醒 1 表面張力使液體自動收縮 由于有表面張力的作用 液體表面有收縮到最小的趨勢 表面張力的方向跟液面相切 2 表面張力的大小除了跟邊界線的長度有關(guān)外 還跟液體的種類 溫度有關(guān) 2 表面張力產(chǎn)生的原因液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層 叫表面層 表面層里的分子受到氣體分子的引力比受到液本內(nèi)部分子的引力弱 分子間距離比液體內(nèi)部分子間距離大一些 因此分子間表現(xiàn)為引力 而液體內(nèi)部的情景就不大一樣了 通?？烧J(rèn)為分子間引力等于斥力 由于表面層里分子之間表現(xiàn)為引力 不妨在液面上畫一條分界線MN 如圖2 4 2 把液面分為 和 兩部分 液面 對液面 有引力F1的作用 液面 對液面 有引力F2的作用 兩部分液面之間的相互吸引的力 叫做表面張力 液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢 表面張力的方向總是與液面相切 跟分界線垂直 特別提醒 1 在體積相等的各種形狀的物體中 球形物體的表面積最小 所以草葉上的露珠 小水銀滴等 都因表面張力使液面收縮而呈球形 2 表面張力是跟液面相切的 如果液面是平面 表面張力就在這個平面上 如果液面是曲面 表面張力就在這個曲面的切面上 作用在任何一部分液面上的表面張力 總是跟這部分液面的分界線垂直 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 3 單選 下列有關(guān)表面張力的說法中 不正確的是 A 表面張力的作用是使液體表面伸張B 表面張力的作用是使液體表面收縮C 有些小昆蟲能在水面自由行走 這是由于有表面張力的緣故D 用滴管滴液滴 滴的液滴總是球形 這是由于表面張力的緣故解析 選A 表面張力的作用效果是使液體表面收縮 由于表面張力 被壓彎的液面收縮 使小昆蟲浮在液面上 由于表面張力使液滴收縮成球形 課堂互動講練 單選 關(guān)于液體 下列說法正確的是 A 液體的性質(zhì)介于氣體和固體之間 更接近氣體B 液體表現(xiàn)出各向異性C 液體分子的熱運動與固體類似 主要表現(xiàn)在固定的平衡位置附近做微小振動D 液體的擴(kuò)散比固體的擴(kuò)散快 思路點撥 掌握液體分子的運動特點及液體有關(guān)性質(zhì)是解題的關(guān)鍵 精講精析 液體分子間距離與固體分子間距離接近 都不易被壓縮 更接近固體 故A錯 液體由大量暫時形成的小區(qū)域構(gòu)成 這種小區(qū)域雜亂無章的分布著 因而液體表現(xiàn)出各向同性 故B錯 液體分子與固體分子都在平衡位置附近做微小振動 所不同的是液體沒有固定的平衡位置 故C錯 答案 D 方法總結(jié) 液體分子運動的特點 既像固體分子在平衡位置附近做微小振動 又像氣體分子能移動 表現(xiàn)出各向同性 只有液晶在特殊狀態(tài)時才表現(xiàn)出晶體特性 各向異性 單選 下列敘述中不正確的是 A 棒狀分子 碟狀分子和平板狀分子的物質(zhì)呈液晶態(tài)B 利用液晶在溫度變化時由透明變混濁可制作電子手表 電子計算器的顯示元件C 有一種液晶 隨溫度的逐漸升高 其顏色按順序改變 利用這種性質(zhì) 可用來探測溫度D 利用液晶可檢查腫瘤 還可以檢查電路中的短路點 思路點撥 了解有關(guān)液晶的應(yīng)用及相應(yīng)原理 精講精析 通常棒狀分子 碟狀分子和平板狀分子的物質(zhì)容易具有液晶態(tài) 但不是任何時候都呈液晶態(tài) 故A錯 答案 A 方法總結(jié) 液晶具有液體的流動性和晶體的各向異性 在電子工業(yè) 醫(yī)學(xué) 生物學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用 要注意多了解 雙選 以下說法正確的是 A 小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中靠的是液體表面的張力作用B 小木塊能夠浮于水面上是液體表面張力與其重力平衡的結(jié)果C 縫衣針浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的結(jié)果D 噴泉噴射到空中形成一個個球形的小水珠是表面張力作用的結(jié)果 精講精析 仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn) 小昆蟲在水面上站定或行進(jìn)過程中 其腳部位置比周圍水面稍下陷 但仍在水面上而未陷入水中 就像踩在柔韌性非常好的膜上一樣 因此 這是液體的表面張力在起作用 浮在水面上的縫衣針與小昆蟲情況一樣 故A選項正確 C選項錯誤 小木塊浮于水面上時 木塊的下部實際上已經(jīng)陷入水中 排開一部分水 受到水的浮力作用 是浮力與重力平衡的結(jié)果 而非表面張力在起作用 因此 B選項錯誤 噴泉噴射到空中的水分散時每一小部分的表面都有表面張力在起作用且又處于失重狀態(tài) 因而形成球狀水珠 體積一定情況下以球形表面積為最小 表面張力的作用使液體表面有收縮到最小面積的趨勢 故D選項正確 答案 AD 方法總結(jié) 1 表面張力僅是產(chǎn)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 液體表面施加的向上的力屬彈力范疇 是表面要恢復(fù)形變引起的 恢復(fù)形變的力源于表面張力 不同于浮力 浮力是浸入液體中的物體上下表面所受的壓力差 雙選 下列敘述中哪些是正確的 A 液體表面張力隨溫度升高而增大B 液體盡可能在收縮它們的表面積C 液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的勢能D 液體表面層的分子分布要比液體內(nèi)部分子分布緊密些 思路點撥 表面層液體分子間距離大于r0 升溫時 表面層分子距離增大 要克服分子引力做功 液體分子勢能的增大 而由分子間作用力的特點可知表面張力將隨分子間距的增大而減小 自主解答 這是有關(guān)液體表面分子相互作用的問題 液體的表面層由于和氣體接觸與內(nèi)部情況不同 表面層分子的分布要比內(nèi)部稀疏 這樣分子間就表現(xiàn)為引力 即表面張力 液體表面就有收縮到最小的趨勢 隨溫度的升高 表面層分子距離增大 引力作用隨之減小 所以表面張力減小 而在液體內(nèi) 分子間的引力基本等于斥力 當(dāng)r r0時 分子勢能最小 在表面層r r0 分子勢能比液體內(nèi)部的分子勢能大 答案 BC 變式訓(xùn)練 單選 液體表面具有收縮趨勢的原因是 A 液體可以流動B 液體表面層分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離C 與液面接觸的容器壁的分子對液體表面分子有吸引力D 液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離 解析 選D 由于液體表面層里分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離 所以表面層里分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力 這種引力使液體表面層的相鄰部分之間有相互吸引的力 即表面張力 表面張力使液體表面具有收縮的趨勢 選項D正確 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全