高中物理第四节 液体的表面张力授课课件ppt

这是一份高中物理第四节 液体的表面张力授课课件ppt，共44页。

必备知识·自主预习储备
知识点一　表面张力1．实验：观察肥皂膜的变化(1)现象．①铁丝环上肥皂膜会把棉拉过去，成为____．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____．(2)结论：液体的表面就像绷紧的橡皮膜一样，总是有____的趋势．
2．表面张力(1)表面层．①定义：液体与气体接触的____存在一个薄层．②特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏．
(2)表面张力．①定义：表面层中使液体表面收缩的相互作用的____，液体表面出现的这种____．②作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能__的面积．而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积____．因此小水珠、小露珠等都呈现____．若露珠过大，重力影响不能忽略，则呈______．完全失重环境下，可形成标准的球形．提醒　表面张力是根据效果命名的力，是液体表面层内大量分子力的宏观表现．
知识点二　毛细现象1．浸润与不浸润(1)浸润：液体与固体的接触面有____的趋势，液体会附着在固体上．(2)不浸润：液体与固体的接触面有____的趋势，液体不会附着在固体上．(3)产生原因：是液体内分子与________对附着层的液体分子共同作用的结果．若固体分子的引力更强，表现为____；若液体内分子的引力更强表现为______．
2．毛细现象(1)定义：浸润液体在细管中____，不浸润液体在细管中____．(2)特点：水在玻璃管中会出现____弯月面；水银在玻璃管中则会出现____弯月面．管的内径越小，前者水面越__，后者水银面越__．提醒　同一种液体，对有些固体是浸润的，对有些固体是不浸润的，如：水银不浸润玻璃，但能浸润铅．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)注满氢气的彩色气球飘向空中是因表面张力所致．(　　)(2)毛细现象只指浸润液体在细管里上升的现象．(　　)(3)在内径小的容器里，如果液体能浸润器壁，液面呈凸形．(　　)(4)如果固体分子对液体分子间的引力比较弱，就会形成不浸润现象．(　　)
2．以下关于各种现象的说法中，正确的是(　　)A．图甲，硬币漂浮在水面上不下沉，这是由于水的浮力作用B．图乙，含有泥沙的浑水经过一段时间会变清， 这是分子无规则热运动的结果C．图丙，右侧玻璃管中的水银面是凸形面，这是水银不浸润玻璃的缘故D．图丁，荷叶上的水珠呈球形，这是由于表面张力以及水浸润荷叶造成的结果
C　[硬币可以停在水面上，是由于水的表面张力作用，故A错误；含有泥沙的浑水经过一段时间会变清是由于泥沙的平均密度大于水的密度，泥沙在重力的作用下向下沉，而上层水变清，故B错误；水能浸润玻璃，故玻璃管中的水面是凹形面，而水银不浸润玻璃，玻璃管中的水银面是凸形面，故C正确；荷叶上的水珠呈球形是由于表面张力及水不浸润荷叶造成的结果，故D错误．]
3．(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
AB　[砖块、毛巾、棉花、木材、植物根和茎等物体内部有许多细小的管道，可起到毛细管的作用，水会在这些细小的管道中上升，A、B正确；洗净的衣服在太阳下被晒干，这是蒸发现象，C错误；钢笔是靠大气压强把墨水吸入笔中的，故D错误．]
关键能力·情境探究达成
鸡落水时会全身湿透，俗称“落汤鸡”，而鸭子在水中嬉戏，上岸后抖一抖身子，水便会被抖落，比鸡可潇洒多了，你知道这是为什么吗？提示：这是由于鸭子经常用嘴把油脂涂到羽毛上，使水不浸润羽毛．
考点1　表面张力1．表面特性表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的膜．所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果．2．表面张力的方向
表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图所示．
3．表面张力的大小除了跟分界线长度有关外，还跟液体的性质和温度有关．一般情况下，温度越高，表面张力就越小．另外，杂质也会明显地改变液体的表面张力大小．比如洁净的水有很大的表面张力，而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小．4．表面张力的作用表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．
【典例1】　关于液体的表面张力，下列说法正确的是(　　)A．在液体的表面层里，分子比较稀疏，分子间只有引力没有斥力B．在液体的表面层里，分子比较密集，分子间只有斥力没有引力C．液体的表面层中斥力大于引力，使得液体的表面收缩到最小，所以露珠呈球形D．液体的表面层中引力大于斥力，使得液体的表面收缩到最小，所以露珠呈球形[思路点拨]　(1)液体表面层里分子比较稀疏，表现为引力．(2)表面张力使液面收缩到最小．
D　[与气体接触的液体表面分子比较稀疏，间距大于液体内部分子间距离，液体表面层的分子间同时存在相互作用的引力与斥力，A、B错误；但由于分子间的距离大于分子的平衡距离r0，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，即存在表面张力，表面张力使液体表面有收缩的趋势，所以露珠呈球形，C错误，D正确．]
液体表面层与液体内部分子分布特点
[跟进训练]1．如图甲所示是吹肥皂泡游戏的画面，在图乙玻璃杯内注入肥皂水，再将铁丝做成的圆环放进玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出在空中做无规则运动的肥皂泡，下列说法正确的是(　　)A．肥皂泡的无规则运动为布朗运动B．肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关C．肥皂水与玻璃杯壁接触位置的液体分子间作用力表现为引力D．肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力
B　[肥皂泡的无规则运动是肥皂泡受到重力、浮力及风力作用的结果，而布朗运动是固体小颗粒受到分子撞击的不平衡引起的，故A错误；表面张力具有使液面收缩的趋势，而体积相同时，球的表面积最小，所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关，故B正确；肥皂水与玻璃杯壁表现为浸润，玻璃杯附着层内的液体分子受到固体分子的吸引力大于液体内部分子间作用力，所以附着层液体分子比较密集，分子间的作用力表现为斥力，故C错误；肥皂泡表面液体分子间既有引力又有斥力，合力表现为引力，故D错误．]
考点2　浸润与不浸润1．液体能否浸润固体由内聚力和附着力大小决定(1)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)内聚力小于附着力．附着层中的分子比液体内部更密，附着层中出现液体分子相互排斥的力，此时跟固体接触的液面有扩展的趋势，形成浸润．
2．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液体内部分子弱，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．相反，如果受到固体分子的吸引相对较强，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．
[思路点拨]　(1)有的液体对某些固体浸润，对某些固体不浸润．(2)浸润是液体在固体表面扩张．
【典例2】　(多选)以下各种说法中正确的是(　　)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．发生浸润现象还是不浸润现象，取决于固体分子和液体内的分子哪个对附着层中液体分子的吸引力更大
BCD　[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，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必须盖紧，C正确．D正确说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理．]
分析浸润与不浸润问题的要点归纳(1)同一种固体，对有些液体浸润，对有些液体不浸润；同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的．(2)液体浸润固体，附着层面积要扩张；不浸润固体，附着层面积要收缩．(3)发生浸润还是不浸润是看固体分子和液体内部分子对附着层分子的吸引力的强弱．
[跟进训练]2．(多选)如图所示的现象中，下列说法正确的是(　　)A．图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象B．图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏C．图甲和图乙中表面层的液体分子都比液体内部的分子稀疏D．图甲中表面层分子比液体内部稀疏，而图乙中表面层分子比内部密
AC　[由题图可知，图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象，选项A正确；图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子密集，选项B错误；图甲和图乙中表面层的液体分子都比液体内部的分子稀疏，选项C正确，D错误．]
考点3　毛细现象1．毛细现象浸润液体在毛细管里上升后，形成凹月面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面的现象．
2．毛细现象产生的原因液体浸润细管时，浸润液体的附着层沿细管壁有扩张趋势，故附着层液体顺着管壁往上升，此时管内液面弯曲，面积变大．而表面张力使弯曲的液面有收缩的趋势，这使得弯曲液面A点处液体的压强不再与大气压相等，而是小于大气压．由于管内外液体是连通的，则管内B点处的压强等于大气压，A、B两点处的压强差使得管内液体上升，如图甲所示．若管的内径越细，则弯曲液面形成的压强差越大，液体上升得越高，如图乙所示．液体不浸润细管时，表现出的毛细现象则与液体浸润细管情况相反，如图丙所示．
【典例3】　附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因是(　　)A．附着层里液体分子间的斥力强B．附着层里液体分子间的引力强C．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱D．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强
[思路点拨]　(1)附着层里的分子既受固体分子吸引又受液体内部分子吸引．(2)附着层里的分子稀疏或稠密是上面二力的合力结果．
C　[附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的部分分子进入液体内部，从而使附着层的分子比液体内部稀疏，所以C正确，A、B、D错误．]
[跟进训练]3．(多选)水对玻璃是浸润液体，而水银对玻璃是不浸润液体．它们在毛细管中将发生上升或下降的现象．现把粗细不同的三根毛细管插入水和水银中，如图所示．其中正确的现象应是(　　)
A　　　　　　 　B C　　　　　　　D
AD　[浸润液体和不浸润液体具有不同的毛细现象．毛细管越细，内、外液面的高度差越大．浸润液体在毛细管内上升，管越细，上升越高；不浸润液体在毛细管内下降，管越细，下降越多，故A、D对，B、C错．]
学习效果·随堂评估自测
1．如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是图中的哪一个(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　D
D　[肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧，因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状．正确选项为D．]
2．(多选)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有(　　)A．水黾可以停在水面上B．叶面上的露珠呈球形C．滴入水中的红墨水很快散开D．悬浮在水中的花粉做无规则运动
AB　[由于表面张力的作用，水的表面层分子间表现为引力，使表面形成了弹性膜，使水黾可以停在水面上；由于表面张力的作用，使水表面层有收缩到表面积最小的趋势，因此叶面上的露珠呈球形，A、B均正确；滴入水中的红墨水很快散开和悬浮在水中的花粉做无规则运动，均说明水分子做无规则运动，与表面张力无关，C、D均错误．]
3．(多选)如图所示，液体浸润固体的是(　　)
A　　B　 　 C　　 　 D
BC　[由题图可以看出：B、C中附着层有扩张的趋势，而A、D中附着层具有面积减小的趋势，故B、C浸润固体．]
4．全红婵夺得2023年跳水世界杯蒙特利尔站女子10米台决赛冠军，她的跳水被惊叹为“物理学的水花不存在了”．下列说法正确的是(　　)A．运动员出水后泳衣上的水很快滑落，这是因为制造泳衣的材料对水浸润B．运动员入水激起的水花中，很多呈现球形，这是水的表面张力的作用C．水池中的水温保持在26 ℃左右，用以保证运动员入水后的舒适度，此时运动员和水池中的水处于热平衡状态D．运动员入水后，身体周围会出现一些小气泡，这些小气泡在做无规则的布朗运动
B　[运动员出水后泳衣上的水很快滑落，这是因为泳衣用了对水不浸润的材料制成，故A错误；运动员入水激起的水花接近球形，这是表面张力的作用，故B正确；水池中的水温约26 ℃，用以保证运动员入水后的舒适度，此时运动员的体温和水池的水温并不相同，故C错误；运动员入水后，身体周围会有一些小气泡做无规则的运动，这些小气泡的运动不是布朗运动，故D错误．]
回归本节知识，自我完成以下问题：1．什么是表面张力？其产生原因和作用分别是什么？提示：表面层中使液体表面收缩的相互作用的拉力，液体表面出现的这种张力称为表面张力．表面张力是因为表面层分子间的分子力表现为引力．使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．