鲁科版高中物理选择性必修第三册·第2章 第2节表面张力和毛细现象 第3节材料及其应用（课件PPT）

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第节 2、3表面张力和毛细现象材料及其应用高中物理 选择性必修第三册第2章知道液体表面的收缩趋势，理解液体表面存在表面张力现象．　从微观角度了解液体表面张力的成因．　知道什么是浸润和不浸润现象，能用浸润和不浸润原理解释生活中常见的现象．　知道附着层的特点，理解浸润和不浸润现象产生的原因．　知道毛细现象，会用毛细现象特点解释生活中常见的现象．　初步了解液晶的微观结构，了解液晶具有的物理特征，知道液晶的一般用途．学习目标引入在杯子中盛满清水。将曲别针一枚一枚依次放入杯中，比一比看谁放入的曲别针数量最多，而杯中的水不会溢出。你能解释这一现象吗？荷叶上的水珠为圆形水黾可以停在水面1．实验：观察肥皂膜的变化(1)现象①铁丝框上的肥皂膜会把滑杆拉回．②肥皂膜里的棉线圈，当刺破棉线圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成圆形．(2)结论：液体的表面类似于张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势．一 表面张力 2．实验结论由实验知，液体表面有一种收缩的趋势，正是这种收缩，使露珠、浮滴等外形呈现球形．液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。1.表面层在液体内部，分子间平均距离r略小于r0，分子间的作用力表现为斥力；在表面层，分子比较稀疏，分子间距离r略大于r0，分子间的作用力表现为引力。3. 张力的作用效果：在液体表面任意画一条线，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张紧，这种液体表面各部分间相互间的相互引力，叫做液体的表面张力。2.表面张力：在体积相等的各种形状中，球形体积最小，露珠和小水银滴都要收缩成球形2)特点：例如：1)定义：使液体表面收缩到表面积最小的趋势。【思考】为什么有了表面张力，液滴就有了呈球形的趋势？为什么液滴越小，形状就越接近球形？【点拨】　表面张力的作用是使液面收缩，而在体积相同的各种形状中，球形表面积最小，故表面张力要使液滴收缩成球形，但由于重力作用，液滴会呈椭球形，因液滴越小，重力的影响越小，故液滴越小，形状就越接近球形．如果完全消除重力的影响，如处在完全失重状态的宇宙飞船中，再大的液滴也会收缩成规则的球形．知识巩固① 蛛网上的水珠为何呈球状？结论：表面张力会使液面收缩， 使其收缩到表面积最小。知识巩固② 弯成弧形的棉线所受张力的方向怎样？ 结论： 表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜 液面对回形针的作用其实是这层膜对它有作用 知识巩固③ 液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗？不是 二 浸润和不浸润 一种液体会湿润某种固体并附着在该固体表面上的现象。一种液体不湿润某种固体也不附着在固体表面上的现象。2.不浸润：水银浸润铅，不浸润玻璃 水浸润玻璃，不浸润蜂蜡或石蜡1.浸润：3．当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。4．一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。2．产生的原因(1)三个相关概念①附着层：当液体跟固体接触时，在接触处形成的液体薄层．②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．③附着力：附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力．(2)产生原因分析：由于内聚力与附着力的大小不同①当内聚力大于附着力时，液体不浸润固体．②当内聚力小于附着力时，液体浸润固体． 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，称为毛细现象。1.概念：三 毛细现象 植物的根输送水、下雨时砖墙渗水，锄松土壤，种地时踩实土壤等3.应用举例2．毛细现象产生的原因浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形．液体表面就像一张张紧了的凹形的弹性薄膜，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(如图所示)，于是管内液体上升，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，管内液体才停止上升，稳定在一定的高度．不浸润液体在毛细管里下降则是由于表面张力的收缩作用总是力图使凸形表面的面积减小，对表面下的液体产生向下的作用导致的(如图所示)． 四 液晶 介于固态和液态之间的一种物质状态。1．液晶： 固态液态液晶态 2.特点：既具有液体的流动性，又在一定程度上具有晶体分子的规则排列的性质。分子取向排列的液晶具有光学各向异性。3．有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；另一些物质，在适当的溶剂中溶解时，在一定的浓度范围具有液晶态。液晶可以用作显示元件，液晶在生命科学、电子工业、航空工业都有重要应用。4.用途：1．材料的分类(1)按材料特性分为：结构材料和功能材料．(2)按应用领域分为：信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等．(3)按习惯分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料．2．新材料(1)材料科学是研究材料的制造、结构与性能三者之间相互关系的科学．(2)纳米是长度单位，1 nm＝10－9 m ，颗粒在1～100 nm的材料称为纳米材料．(3)发生形变后几乎能100%恢复原状的材料称为形状记忆合金．(4)微电子材料：半导体．(5)力、热、声、光、磁等方面的某些性能会发生突变的纳米材料．(6)材料、能源、信息被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱．五、材料种类和新材料及其应用本课小结 一、液体的表面张力：表面层特点决定 二、浸润和不浸润 三、液晶：具有液体的流动性，具有晶体的光学各向异性的特点当堂检测1.［多选］关于液体的表面张力，下列说法中正确的是（　　）A.表面张力是液体各部分间的相互作用B.液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力C.表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部的D.表面张力的方向总是与液面相切【解析】　A错：表面张力是液体表面层分子间的相互作用，而不是液体各部分间的相互作用。 B对：与气体接触的液体表面层的分子间距离大于分子的平衡距离r0，分子力表现为引力，即存在表面张力。C错，D对：表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切。BD2.［多选］下列说法正确的是（　　）A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是水表面存在表面张力的缘故B.在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C.将玻璃管的裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D.漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是油滴液体呈各向同性的缘故AC3.［多选］如果某液体对某种固体是浸润的，当该液体装在由这种固体物质做成的细管中时，下列说法正确的是（　　）A.附着层里分子的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.管中的液面一定是凹形的D.液面跟固体接触的面积有扩大的趋势解析：当某液体对某种固体是浸润时，则该液体附着层分子表现为斥力，附着层内分子间距小于液体内部分子间距，附着层内分子密度大于液体内部分子的密度，液面是凹形的，液面跟固体接触的面积有扩大的趋势。ACD4.某液体在器壁附近的液面会发生弯曲，如图所示，对比有下列几种解释，其中正确的是（　　）A.表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部密B.表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏C.附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏D.附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部密解析：A错，B对：液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力。C错：附着层Ⅰ内分子与容器壁间分子引力大于内部液体分子引力，附着层分子距离小，密度大。D错：附着层Ⅱ内分子与容器壁间吸引力小于内部液体分子引力，附着层分子距离大。B5.［多选］下列关于液晶的说法中，正确的是（　　）A.液晶是液体和晶体的混合物B.液晶能像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似C.液晶表现各向同性的性质D.液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质具有各向异性的特点解析：A错：液晶并不是指液体和晶体的混合物，是物质的一种特殊状态。B对，C错：液晶像液体一样可以流动，并且光学性质与某些晶体相似，具有各向异性。D对：根据液晶的特点可知，液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质是各向异性的。BD谢 谢！