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,,高中物理·選修3-3·魯科版,,,第3章 液體 第1節(jié) 液體的表面張力,[目標(biāo)定位] 1.認(rèn)識(shí)液體的微觀結(jié)構(gòu)． 2.能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因． 3.理解由于表面張力而產(chǎn)生的物理現(xiàn)象．,一、液體表面的收縮趨勢(shì) 1．實(shí)驗(yàn)：回形針、硬幣漂浮在水面上 (1)現(xiàn)象：當(dāng)回形針或硬幣漂浮在水面上時(shí)，托起回形針或硬幣的水面 ，就像放有圓形小物品的橡皮膜稍有彎曲一樣． (2)結(jié)論：液面給回形針或硬幣等小物品施加了 的支持力．,稍有彎曲,向上,2．實(shí)驗(yàn)：觀察肥皂膜的變化 (1)現(xiàn)象 ①鐵絲框上的肥皂膜會(huì)把滑棍 ． ②肥皂膜里的棉線圈，當(dāng)刺破圈內(nèi)肥皂膜，棉線圈外的肥皂膜使棉線張緊，形成 ． (2)結(jié)論：液體的表面都類似于張緊的彈性薄膜，具有 的趨勢(shì)． 3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：液體表面有一種 的趨勢(shì)．正是這種 的趨勢(shì)使露珠、乳滴等變?yōu)榍蛐危?拉回,圓形,收縮,收縮,收縮,,二、表面張力及其微觀解釋 1．表面層 (1)定義：液體與氣體接觸的表面存在的一個(gè) ． (2)特點(diǎn)：表面層分子的分布比液體內(nèi)部 ．,薄層,稀疏,2．表面張力 (1)定義：液體表面各部分間相互 的力． (2)作用效果：由于表面張力的作用，液體表面總要 到盡可能小的面積．而體積相等的各種形狀的物體中，球形物體的表面積 ．因此小水珠、小露珠等都呈現(xiàn) ．若露珠過(guò)大，重力影響不能忽略，則呈 ．在完全失重環(huán)境下，可形成標(biāo)準(zhǔn)的球形.,吸引,收縮,最小,球形,橢球形,一、液體的微觀結(jié)構(gòu)及表面張力 1．液體的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀特性：液體中的分子是密集排列在一起的，所以液體具有一定的體積．液體之間的分子作用力比固體分子間的作用力要小．所以液體沒(méi)有固定的形狀，具有流動(dòng)性，分子的移動(dòng)比固體分子容易，所以擴(kuò)散比固體要快．,2．液體表面張力的成因分析： (1)由于蒸發(fā)現(xiàn)象，液體表面分子分布比內(nèi)部分子稀疏，因而分子力表現(xiàn)為引力． (2)表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜． (3)表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線．如圖3－1－1所示．,圖3－1－1,3．表面張力及其作用： (1)表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最?。隗w積相同的條件下，球形的表面積最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形(但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在完全失重條件下才呈球形)． (2)表面張力的大小除了跟邊界線長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟液體的種類、溫度有關(guān)．,【例1】 下列敘述中正確的是 ( ) 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(shì)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 答案 BC,解析 這是有關(guān)液體表面層分子相互作用的問(wèn)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)為引力了，宏觀上即表面張力，這樣液體表面就有收縮到最小的趨勢(shì)．隨溫度的升高，表面層分子距離更要增大，引力作用隨之減小，所以表面張力要減小．而在液體內(nèi)，分子間的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子勢(shì)能最小，在表面層r＞r0，所以分子勢(shì)能比液體內(nèi)部的分子勢(shì)能大．,借題發(fā)揮 表面層液體分子間距離大于r0，升溫時(shí)，表面層分子距離增大，要克服分子引力做功，故液體分子勢(shì)能增大，而由分子間作用的特點(diǎn)可知：表面張力將隨分子間距的增大而減小．,針對(duì)訓(xùn)練1 下列關(guān)于液體表面張力的說(shuō)法中正確的是 ( ) 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繃緊 C．有些小昆蟲(chóng)能在水面上自由行走，這是由于水的表面張力的緣故 D．用滴管滴液滴，滴的液滴總近似是球形，這是由于表面張力的緣故 答案 BCD,解析 表面張力的作用效果是使液體表面繃緊，由于表面張力，使小昆蟲(chóng)站在液面上；由于表面張力使液滴收縮成球形．故正確答案為B、C、D.,【例2】 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．表面張力就是分子力 B．水面托起縫衣針表明表面張力與縫衣針的重力相平衡 C．表面張力的大小跟液面上分界線的長(zhǎng)短有關(guān) D．液體表面好像張緊的橡皮膜具有收縮趨勢(shì) 答案 CD,解析 表面張力是液體表面層內(nèi)分子引力的宏觀表現(xiàn)，不能說(shuō)表面張力就是分子力．故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；縫衣針在水面上靜止是液膜對(duì)其彈力與重力平衡，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；表面張力的大小與液面上分界線的長(zhǎng)短有關(guān)，且表面張力有使液面收縮的趨勢(shì)，因此C、D選項(xiàng)正確．,二、液體內(nèi)部和表面層分子的分布特點(diǎn) 1．液體內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：在液體內(nèi)部，每個(gè)分子周圍有許多別的分子．當(dāng)某個(gè)分子從平衡位置向某一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，它一方面要受到所離開(kāi)的那個(gè)方向的分子的吸引，另一方面又要受到所靠攏的那個(gè)方向的分子的排斥．引力和斥力的數(shù)量級(jí)相同，通?？烧J(rèn)為其大小相等．因此，液體內(nèi)部分子只能在平衡位置附近振動(dòng)，分子間距等于r0.,2．液體表面分子的分布：液體表面附近的分子由平衡位置向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)闅怏w分子對(duì)它的斥力很小，不起顯著作用，它只受到內(nèi)部分子的吸引力，因此使它恢復(fù)到平衡位置的作用力就沒(méi)有在液體內(nèi)部時(shí)大，使得表面層里的分子振動(dòng)的振幅要比液體內(nèi)部分子的振幅大，一些動(dòng)能大的分子就有可能沖出吸引力范圍，成為氣體分子，結(jié)果形成表面層里的分子分布比液體內(nèi)部的分子分布稀疏，分子之間的距離就比較大(r＞r0)．,【例3】 關(guān)于液體表面的收縮趨勢(shì)，正確的說(shuō)法是 ( ) A．因?yàn)橐后w表面分子的分布比內(nèi)部密集，所以有收縮趨勢(shì) B．液體表面分子的分布和內(nèi)部相同，所以有收縮趨勢(shì) C．因?yàn)橐后w表面分子的分布比內(nèi)部稀疏，所以有收縮趨勢(shì) D．液體表面分子受到與其接觸的氣體分子的斥力作用，使液體表面有收縮趨勢(shì) 答案 C,解析 液體表面層內(nèi)分子比液體內(nèi)部分子分布稀疏．在液體內(nèi)部分子間的距離是r＝r0，分子引力和分子斥力相等，對(duì)外表現(xiàn)的分子力為零．在表面層，分子間的距離是rr0.分子間的作用力表現(xiàn)為相互吸引，它的作用是使液體表面繃緊，有收縮的趨勢(shì)，A、B錯(cuò)誤，C正確；表面層上方的氣體分子對(duì)液體表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液體表面收縮的原因，故D錯(cuò)誤．,針對(duì)訓(xùn)練2 在液體與氣體接觸的表面層內(nèi)，分子的分布及分子間的作用力的特點(diǎn)是 ( ) A．分子的分布比液體內(nèi)部密，分子間的作用力表現(xiàn)為引力 B．分子的分布比液體內(nèi)部密，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 C．分子的分布比液體內(nèi)部疏，分子間的作用力表現(xiàn)為引力 D．分子的分布比液體內(nèi)部疏，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力 答案 C,解析 對(duì)于液體表面層內(nèi)的分子，由于液體內(nèi)部分子對(duì)它的引力大于空氣分子對(duì)它的引力，所以表面層內(nèi)分子所受的合力指向液體內(nèi)部，所以表面層的分子都有擠進(jìn)液體內(nèi)部的趨勢(shì)，因此表面層分子較液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離大，分子力表現(xiàn)為引力，這是表面張力產(chǎn)生的原因，選項(xiàng)C正確.,