高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体5 液体优质ppt课件

2.5液体

教学目标与核心素养        

物理观念∶能从物理学的视角观察自然现象，具有将物理学与实际相联系的意识。

科学思维∶用对比的方法让学生知道液体的微观结构和基本性质。

科学探究：观察液面呈现的现象、积极参与实验探究活动，经历发现问题一猜想一探究一结论一交流的探究过程。

科学态度与责任∶有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题，在生活感悟物理文化。

教学重难点

理解液体表面张力的概念。

会应用液体表面张力解释相关现象。

液体表面张力产生的原因。

教学过程

【新课引入】     

上节课我们学习了固体，知道了固体分成晶体和非晶体两类，并且了解了某些晶体沿不同方向导热和导电性能不同或沿不同方向的光学性质不同，这类现象叫各向异性。今天我们来继续学习物质的另一种状态——液体。

发问设疑：同学们能想到它和固体有什么样的区别。

【新知探究】

设置疑问：液体有流动性，会自发的从高处向低处流，我现在塑料薄膜上扎小孔，把一杯水扣在其上，水会从塑料薄膜上扎小孔上流下来吗？

教师实验

为什么水不会从塑料薄膜上的小孔中流下，我们带着这个疑问来学习本节课的内容，我们先看四张图片。（PPT展示图片）

学生观察、思考：

为什么水珠、水银滴总是能够呈现出一个固定的形状？水黾停在水面上，水面能够发生形变？

学生讨论：将水珠与装有水的气球相类比

启发思考：引出本节课研究的对象——液体的表面好像水气球似的有层膜。

（一）液体的表面张力

学生得到猜想——液体表面具有收缩性质的力

1．学生分组实验：真在感受液体的表面张力。

①把一根棉线拴在铁丝上（棉线不要拉紧），铁丝环在肥皂水里浸过后，环上出现肥皂水的薄膜，用热针刺破铁丝环上、棉线两侧肥皂水薄膜的任意一部分，造成棉线被另一侧薄膜拉成弧形，棉线被拉紧。

②把一个棉线圈拴在铁丝环上，让环上布满肥皂水的薄膜。如果用热针刺破棉线圈内的那部分薄膜，外边的薄膜会把棉线拉紧呈圆形。

以上实验说明液体表面好像紧张的橡皮膜一样，具有收缩的趋势。

2．液体表面具有收缩趋势的微观解释

液体与气体接触的表面形成一薄层，叫表面层。由于表面层上方是气体，所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子，表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些，这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态，而表面层内由于分子引力较大，因此表面层有收缩的趋势。

3．表面张力和表面张力系数

液体表面各个部分之间的相互吸引力，叫表面张力。如同一根弹簧被拉伸后，其中的一圈与另一圈之间有收缩作用一样。

说明表面张力的方向垂直液面分界线，又与液面相切。

表面张力系数是液体表面上单位长度分界线上的表面张力。同一种液体温度升高，表面张力系数减小。不同液体表面张力系数不同，如水银的表面张力系数较大，而水又比酒精的表面张力系数大。

4．液面的受力分析：

在液体表面画这样一条线，线两侧的液体之间的作用是引力，这就是液体的表面张力。它的方向垂直于所画的直线。正是由于液面分子间这种相互吸引，才使得液面存在这样的引力，使液面收缩。

活动：解释日常生活中的表面张力现象

（1）叶面上的露珠为什么是扁球体，不是球体？

学生回答：重力的影响

提问：如果重力比较小是不是就是球体了

学生分组实验：同学体验儿时的美好时光——吹泡泡

提问：为什么吹出来的泡泡总是球形的？而不是其他形状？

得出因为表面张力使得液体表面趋于最小，在数学上，具有相同体积的物体，球形的表面积最小。

（2）太空授课

播放一段我国宇航员王亚平在天宫一号上进行太空授课的视频，引导学生自主解释太空中的表面张力现象。

展示神舟十号中太空水膜与太空水球，使学生深刻感受表面张力的作用效果。

提问：让学生解释课前实验，为什么，水不会从塑料膜的小孔中流下来？

教师总结，和我们雨天打伞，雨滴不会从伞面上线的间隙中流下原理是一样的。

（二）浸润和不浸润

设置疑问：我们刚才看到的是液体表面层具有表面张力，这个表面层是液体和空气之间的夹层所具有的特点，那液体和固体接触接触面之间有什么样的特点呢？

设置疑问：我们回想在化学课上用量桶装液体时，应该如何读取数据？液面又有什么样的特点呢？

设置疑问：是不是所有的液体和玻璃量筒之间的液面都向上弯曲？

1．演示实验：用实物投影幻灯来观察浸润和不浸润现象。

两块方形洁净的玻璃片上各滴一滴水和一滴水银，观察两种液滴在玻璃片上的状态。

再用洁净的玻璃片分别浸入盛有水和水银的烧杯内，玻璃片从水中取出时其上附着一层水，而玻璃片从水银中取出时玻璃片上不附着水银。

2．说明浸润和不浸润的定义

液体与固体接触时，液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润。如果接触面趋于缩小而不附着，则叫做不浸润。

3．演示实验：用实物投影幻灯来观察烧杯内水面和另一烧杯内水银面。

由于液体对固体有浸润或不浸润，造成液面在器壁附近上升或下降，液面弯曲，形成凹形或凸形的弯月面。

4．浸润和不浸润的微观解释

液体与固体接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。附着层里的分子既受固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层里分子间吸引力较大，造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润。反之，如果附着层分子受固体分子吸引力相当强，附着层分子比液体内部更密集，附着层就出现液体相互推斥的力，造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润。

与学生讨论课本中习题里讲到的缝衣针放在水面上不沉没、布雨伞不漏雨水等现象。

5．毛细现象

（1）演示实验：

用两侧直径大小不等的U形玻璃管，放入水银后，细管内水银面低于粗管水银面。

（2）毛细现象的定义：

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，叫做毛细现象。

（3）毛细现象的解释：

解释浸润液体在毛细管里上升的现象。浸润液体与毛细管内壁接触的附着层有扩展的趋势，造成液体与空气接触面弯曲，呈凹形弯曲，液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。表面张力有使液面收缩趋势，造成管内液柱上升。直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡，管内液体停止上升，液柱稳定在一定的高度，如图所示。细管越细，即管截面积小，那么液柱上升高度就越大。

可用相似的分析方法，解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。

（4）举例说明毛细现象的应用：

纸张、棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道，起到毛细管作用。

田间农作物的重要管理措施是锄地松土，防止土地板结，其目的是破坏土壤里的毛细管，使地下水分不会快速引上而蒸发掉。

（三）液晶

让学生以小组为单位自学液晶，弄清楚什么是液晶？液晶的发现、发展和目前的主要应用。

请同学上前来代表小组讲解。

教师补充讲解液晶的微观结构和一些特点。

1．液晶态：物质既有液体的流动性，又具有晶体的分子排列整齐，各向异性的状态，叫做物质的液晶态。

2．液晶的特点：液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。

3．液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷：

液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等。都可以改变液晶的光学性质。

4．液晶的外形特征：

液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。

5．液晶的一般用途

液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的应用。

【课堂小结】 

【随堂演练】

1．下列说法正确的是（    ）

A．表面张力就是分子力

B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡

C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关

D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势

答案：CD

2．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

答案：BCD

3．关于浸润与不浸润现象，下面的几种说法中正确的是（    ）

A．水是浸润液体

B．水银是不浸润液体

C．同一种液体对不同的固体，可能是浸润的，也可能是不浸润的

D．只有浸润液体在细管中才会产生毛细现象

答案：C

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

答案：AC

5．若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．附着层分子密度大于液体内部分子的密度

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

答案：ACD

6．关于液晶，下列说法正确的是（    ）

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．液晶的光学性质随光照的变化而变化

答案：CD

7．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

答案：B